2. number representation
“The way we do arithmetic is intimately related to the way we represent
the numbers we deal with.”
Donald Knuth, TAOCP Vol. II, p.195
9. cognitive accounts of number representation
have to allow for what we actually do
with numbers in daily life, e.g.:
- mental arithmetic
- strategic decomposition
Mental Calculations.
Nikolay Bogdanov-Belsky. 1895.
11. cognitive accounts of number representation
- we do not have every number (infinite instances) represented
- instead, we have procedures to generate them and operate with them
So whenever we face a number symbol, we know what can be done with it
17. A base-notation counter
State 1: increases digits, goes left
if 9
State 2: finalizes, goes right till
“–“
18. A base-notation counter
State 1: increases digits, goes left
● number symbols,
if 9
● position expansion,
● carry-over,
State 2: finalizes, goes right till
● the special role of zero
“–“
The crucial point with base
notation is the repeated
application of “increasing digits”
at different positions.
20. question
- how do people learn to “orient themselves” in systems like base notation?
- how do they “really” blend concepts in doing so?
- what strategies do they use to cope with problems?
21. the experiments
- 12 qualitative case studies (video and tablet recordings)
- quantitative online study (so far 58 subjects)
22. the qualitative studies
- 30-40 min. sessions
- interview situation (as little guidance as possible, as much as necessary)
- let the subjects construct their own solutions (if possible)
- “obfuscated” quaternary system, using symbols {A,B,C,D}
26. the qualitative studies
“big problems”:
- missing AA's
- order of variation in multiple digit sequences (BAA → BBA, BAA → BAB, …)
- A = 1? (0-omitting habit)
27. the quantitative study
- investigate problems people had in the case studies (corroborate qualitative
analysis)
- 20-30 min. online experiment
- “supervised” control group
32. preliminary results from the quantitative study
- in general, performance was good (in successors, antecedents, continuations)
- rating was inconclusive
- The “A-problem” was abundant
33. A few explanations
- „A = 0 B = 1 C = 2 D = 3 Rechnen Base 4“
- „base(4) = { A, B, C, D }; erster Stellenübertrag verwendet B statt A, das macht mich
wahnsinnig... ansonsten wie normale Zahlenbasis.“
- „polyadisches System, mit den Zeichen Zeichen B, C, D, mit Ausnahme, an rechtester
Stelle fängt es immer mit dem Zusatzzeichen A an.“
34. A few explanations
- „Die Reihenfolge beruht auf dem Alphabet nur bis zum Buchstaben D nach D wiederholt
sich die Reihenfolge wieder wenn D erscheint verändert sich der vorherige Buchstabe zum
darauffolgenden“
- „bei A anfangen und bis D durchzählen, danach macht man ein B vor das A und zählt damit
durch bis D dann ein C und so weiter nach dem D kommt ein BA vor die Ursprungsfolge.”
- „Die Folge ist in Viererbloecken organisiert. Ganz rechts sind immer die Buchstaben A bis
D. Links werden immer blockweise die Buchstaben B bis D angefuegt. Dazwischen die
Buchstaben A bis D.”