十二进制

**十二進位**是數學中一種以 12 為底數的記數系統，通常使用數字 0~9 以及字母 A、B（或 X、E）來表示。其中，A（或 X）即數字 10，B（或 E）即數字 11。美國速記發明人艾薩克・皮特曼還曾創造過一種標記法，使用翻轉的 2 和 3 來表示 10 和 11。十二進位中的 10 代表十進位的 12，也稱為一打。同樣的，十二進位的 100 代表十進位的 144（=122），也稱為一籮；十二進位的 1000 代表十進位的 1728（=123），也稱為一大籮；而十二進位的 0.1 則代表十進位的 ${\tfrac {1}{12}}$ 。

12 是最小的過剩數也是一個高合成數，2、3、4、6 都是它的因子。正因為如此，有些情況下十二進位比十進位更易於使用（除了 1 和 10 本身，10 只有 2、5 是它的因子）。另外，由於它的因子 2 和 3 都是質數，所有只含有質因子 2 和 3 的整數（即 3 - 光滑數，如 2、3、4、6、8、9、12、16、18……）的倒數在十二進位中都是有限小數。而五個最常用的分數（ ${\tfrac {1}{2}}$ 、 ${\tfrac {1}{3}}$ 、 ${\tfrac {2}{3}}$ 、 ${\tfrac {1}{4}}$ 和 ${\tfrac {3}{4}}$ ）在十二進位中也都有非常簡單的表示形式（分別為 0.6、0.4、0.8、0.3 和 0.9 等只有一位小數的形式）。12 是擁有這一性質的最小的底數。在表示分數方面，除了六十進位外，十二進位要比其他常用的進位（諸如十進位、二進位、二十進位、八進位和十六進位）都更為方便。

數秘學家認為 12 是完整的數目，這反映在一年有 12 個月、十二小時制、十二星座、耶穌十二門徒、奧林匹斯十二主神等。

## 應用

### 曆法

歷史上，在很多古老文明中都使用十二進位來記時。這或許是由於一年中月球繞地球轉十二圈，也有人認為這和人類一隻手有十二指骨節點有關（不包括姆指），這樣方便記數。如古埃及文明就將白天夜晚分別劃分為 12 部分，而從古巴比倫文明傳承到西方文化中的黃道十二宮則是將一年分為了 12 個星座。

在中國文化中，十二進位在記時中也有廣泛應用。中國古代設有 12 地支，與一天的 12 個時辰對應。一個地支還對應兩個節氣，從而表示一年的二十四節氣。同時，將地支與 12 種動物對應，成為十二生肖，來表示 12 年為週期的循環。

### 度量衡

十二進位在各種度量衡中也經常會使用。如英制單位中一英尺等於 12 英寸，金衡制中一金衡磅等於 12 金衡盎司。

歷史上，古羅馬帝國曾使用的 Uncia，既是長度單位也是貨幣單位，其在拉丁文中的含義是 ${\tfrac {1}{12}}$ 。而在推行十進位系統前，古代英國使用的十二進位與二十進位混合的貨幣系統，其中一先令等於 12 便士。

### 語言

使用十二進位的語言並不常見，其中包括奈及利亞中部地帶（Middle Belt）的一些語言如 Janji、Gbiri-Niragu（Kahugu）、關達拉語（Gwandara）方言 Nimbia，尼泊爾的車旁語（Chepang），以及印度米尼科伊島的迪維希語。在小說中，托爾金的精靈語用的也是十二進位。

日耳曼語族的語言對數字 11 和 12 都有特殊的對應單詞，如英語中的 eleven 和 twelve、德語中的 elf 和 zwölf，導致這些語言常被誤解為是基於十二進位的。事實上，從語源學上來看，兩者來自原始日耳曼語中的 \*ainlif 和 \*twalif，字面含義為「剩下一個」和「剩下兩個」，因此這些語言都是基於十進位的。

## 乘法表

比起十進制的九九乘法表，十二進制的乘法表更大。

## 與十進位的相互轉換

註：下標 12 表示該數為十二進位，無下標則表示該數為十進位。

### 十二進位轉十進位

十二進位到十進位的轉換可按下面的例子進行：

　
: $123456.78_{12}=1\times 12^{5}+2\times 12^{4}+3\times 12^{3}+4\times 12^{2}+5\times 12^{1}+6\times 12^{0}+7\times 12^{-1}+8\times 12^{-2}$

　
: $=248832+41472+5184+576+60+6+0.58{\dot {3}}+0.05{\dot {5}}=296130.63{\dot {8}}$

### 十進位轉十二進位

十進位到十二進位的轉換可按下面的例子進行：

```
123456 ÷ 12 = 10288 ... 0
 10288 ÷ 12 =   857 ... 4
   857 ÷ 12 =    71 ... 5
    71 ÷ 12 =     5 ... 11 (B)
     5 ÷ 12 =     0 ... 5
```

將最右排的數從下往上依次寫下，即得到 123456 = 5B54012。

## 分數與無理數

### 分數

在十二進位中，很多分數能表示成有限小數的形式：

* 1/2 = 0.6
* 1/3 = 0.4
* 1/4 = 0.3
* 1/6 = 0.2
* 1/8 = 0.16
* 1/9 = 0.14
* 1/10 = 0.1
* 1/14 = 0.09
* 1/16 = 0.08
* 1/20 = 0.06
* 1/23 = 0.054
* 1/28 = 0.046
* 1/30 = 0.04
* 1/40 = 0.03
* 1/46 = 0.028
* 1/54 = 0.023
* 1/60 = 0.02
* 1/69 = 0.0194
* 1/80 = 0.016
* 1/90 = 0.014
* 1/A8 = 0.0116
* 1/100 = 0.01

 
這些分數的共同特點是他們的分母都可以寫成 $2^{i}3^{j}$ 的形式，換句話說，他們的分母都是 3 - 光滑數。

### 倍數判別法

以下為在 12 進制中倍數的判別方法，由於小於 12 且與 12 互質的數只有 1,5,7,11，而由於任何數都是 1 的倍數，且 52=2x12+1,72=4x12+1，故 5 與 7 的倍數很好判別，而由於 11=12-1，因此可仿照十進制中 9 的倍數之判別方式，來判別十二進制中 11 的倍數。

### 十二進制中的水仙花數

十二進制中的水仙花數有 87 個，因為目前已經有了證明，十二進制中最大的水仙花數是一個 51 位數。（見 A161949）

25:22+52=25 

A5:A2+52=A5 

577:53+73+73=577 

668:63+63+83=668 

A83:A3+83+33=A83 

顯然，任何一位數 (從 1 到 B) 都是水仙花數，另外，在十二進制中，不存在四位數的水仙花數。

### 循環小數

通常，日常生活中遇到與 3 或 4 有關的除法問題比起與 5 有關的更多，因而如果使用十二進位來計數比起十進位遇到循環小數的可能性更小。這也是有些人支持十二進位的原因，他們認為既然一年有十二個月（一天有十二時辰，半天有十二小時），使用十二進位在財務問題的計算上會方便很多。

但在真正遇到循環小數的時候，十二進位的表示比起十進位通常又會有更長的循環項。這是因為 12 位於兩個質數 11 和 13 之間，而 10 則與一個合數 9 相鄰。儘管如此，在更多的情況下我們都對數字進行修約，這點上的區別並不是那麼明顯。另外，由於 12 的因子分解中 2 出現了兩次，而 10 隻有一次，因而對於大多分母是 2 的冪的分數，十二進位的表示形式更簡短。如 1/22 = 0.25 = 0.312，1/23 = 0.125 = 0.1612，1/24 = 0.0625 = 0.0912，1/25 = 0.03125 = 0.04612，1/26 = 0.015625 = 0.02312，1/27 = 0.0078125 = 0.011612，1/28 = 0.00390625 = 0.006912，1/29 = 0.001953125 = 0.0034612，1/210 = 0.0009765625 = 0.0018312，1/211 = 0.00048828125 = 0.000A1612，1/212 = 0.000244140625 = 0.00050912 等等。

### 無理數

無論對於十進位、十二進位還是其他以有理數為底數的記數系統，所有的無理數都只能表示成無限不循環小數。下表列出了一些代數無理數和超越無理數的十進位與十二進位的表示。

下面是另一個重要常數歐拉 - 馬歇羅尼常數在十進位與十二進位中的表示（現在仍無法確定其是有理數還是無理數）：

## 支持

F・愛默生・安德魯斯（F. Emerson Adnrews）在其 1935 年出版的著作《新的數字：接受十二進位使數學更簡單》（New Numbers: How Acceptance of Duodecimal Base Would Simplify Mathematics）中詳細地提出了一種基於十二進位的體系。安德魯斯寫到，由於 12 的因子在許多傳統度量衡中很普遍，很多所謂米制在計算上的優勢在十二進位中同樣存在。

十二進位和十六進位與二十進位一樣，一般都都以 A 代表 10，而 B 代表 11。而安德魯斯在他的書中提出了一種新的方案，使用手寫體的 X 和 E，即 $x\!$ (U+1D4B3) 和 ${\mathcal {E}}\!$ (U+2130) 來分別代表 10 和 11。原因是這兩個符號能與其他的字母與數字很好地區別開，同時 $x\!$ 和 X（即羅馬數字 10）很相像，而 ${\mathcal {E}}\!$ 則是單詞 eleven（即英文 11）的首字母。

另一種知名的標記方法是艾薩克・皮特曼提出的，它主張用翻轉的 2 表示 10，水平翻轉的 3 代表 11（也就是 ${\mathcal {E}}\!$ ）。這一方案被大不列顛十二進位協會（Donzel Society of Great Britain）所採用，其優勢是與現有數字相似，比較容易辯認。而美國十二進位協會則用星號 \* 和井號 #分別代表 10 和 11，原因在於 \* 類似加上刪除線的 X、# 類似加上雙刪除線的 11，而且兩者正好都能在電話撥號盤上找到。然而，批評者則指責說這些符號看起來完全不像數字。還有些系統用ɸ表示 10（1 與 0 的合體）以及交叉的十字 +、x、或者†表示 11。而所有這些符號的缺點是無法在計算器上通過七段 LED 數碼管來顯示（ ${\mathcal {E}}\!$ 是個例外，但很多計算器上已經用 E 來表示錯誤訊息了）。不過，10 和 11 本身倒是能夠在一個數碼內顯示（11 顯然可以，10 需要進行翻轉，如同 O 加上了長音符號，即ō或 0）。A 和 B 也可以做到這一點，只是 B 需要改用小寫的 b。

在美國動漫教學片《校舍搖滾》（Schoolhouse Rock!）的一集中，描繪了一個外星小孩使用十二進位算術的場景，分別用 dek、el 和 doh 作為 10、11 和 12 的名稱，還使用安德魯斯的符號 $x\!$ 和 ${\mathcal {E}}\!$ 來表示 10 和 11。（dek 來自前綴 deca，el 是 eleven 的縮寫，而 doh 是 dozen 的縮寫）

美國十二進位協會和大不列顛十二進位協會都在促進十二進位在更大範圍內的使用。他們還使用 dozenal 替代 duodecimal（英語：十二進位），原因是後者來自拉丁語詞根，用十進位的方法來表示 12，即將 12 拆為了 2 和 10。

知名數學家亞歷山大・艾特肯（Alexander Craig Aitken）曾說「十二進位比十進位更易於掌握，使用十二進位進行計算會比用十進位快一半以上」，他還說如果十二進位的效率是 100 分的話，十進位只有 65 分或更低。

在里奧・弗蘭克斯基（Leo Frankowski）的小說《康拉德・施塔加德》（Conrad Stargard）中，康拉德在商人中引入了一種十二進位的體系，其中的買賣都是以一打或一籮作為單位來計數的。他還發明了一整套十二進位的計量單位制，包括每天只有 12 個小時的時鐘。

支持過十二進位的還包括赫伯特・斯賓塞、約翰・昆西・亞當斯和蕭伯納等。

## 參考