概念
如果要弄清尾數在數學中的含義,應先從下面這個表達式講起:在數學中,特別是在計算機相關的數字(浮點數)問題的表述中,有一個基本表達法:
value of floating-point =significandxbase^ exponent , with sign --- F.1
譯為中文表達即為:
(浮點)數值 =尾數× 底數 ^ 指數,(附加正負號)---------------- F.2
以我們常見的科學計數法表示第一次人口普查中國人口為601,938,035人(新中國有六萬萬人口)為例,其表達可以為(忽略部分位):
六萬萬 = 6.019 × 10(正號)----------------------------------- F.3
當然,我們也可以這樣表達(忽略部分位):
六萬萬 = 60.19 × 10(正號)------------------ -------- --------- F.4
但是,我們可以看到,F.4 不符合科學記數法的定義,因為尾數(60.19)大於了底數(10),便失去了科學計數法以10為底數的意義。也就是說當我們採用F.1或F.2這樣的計數方法來表達一個數值時,應當滿足 尾數 < 底數 (我們可以假借“小於”的說法,才硬稱之為“尾” );
“尾數”又可稱之為“精度”,即對表達結果的精確程度產生重要影響的數,也就是常說的 significant digits,縮小後即為 F.1 中的 significand。下面我們再看關於六萬萬人口,如果想通過科學計數法來更確切地表達的話,那么我們只能在尾數上下手,見F.5和F.6。
六萬萬 = 6.01938 × 10(正號)------------------- - --------- F.5
六萬萬 = 6.01938035 × 10(正號)---------------- ---- --------- F.6
指數(exponent)和尾數(mantissa):我們說 10=300,2.477就是冪指數(exponent)。
以10為底300的對數作例子,lg(300)=lg(3*10)=lg3+2=2.477,結果的整數部分2是對數的首數,小數部分0.477是對數的尾數。
出處
以下是 mantissa 的舊義。今已過時不用。
以尾數稱呼它,因為,它是常用對數的整數部分後面拖著的一筆額外的數。據說,這是 mantissa 轉作數學用的由來。
尾數的數學含義有兩個。
1.設A為表示實數的浮點數。尾數是A的一部分,當這一部分乘以其基底的乘方,即得浮點數所表示的實數值。尾數可以包含實數的正負號。
尾數在此也稱為“有效數”(significand)。
上面的解釋太簡短,不懂計算機科學裡有關浮點數的知識,很難弄明白。從科學記數法來說明,也許比較容易理解。科學記數法也有“尾數”的說法。
指數b是一個整數,a是一個實數,稱為有效數或尾數(“尾數”這個詞可能造成混淆,它有可能被誤以為是常用對數的小數部分)。
按:當 1≤a<10 ,這個科學記數法就是正規型的(normalized form),否則就不是正規型。
在科學記數法中,一個數被寫成一個 1 與 10 之間的實數(尾數)與一個 10 的冪的積,為了得到統一的表達方式,該尾數並不包括 10。
2.常用對數的小數部分。
有些文獻在講浮點數或者科學記數法的有效數時,仍用尾數這個說法,因此有必要加以分說,以避免混淆。