单选题
130、N位二进制能表示的最大整数是____。
A
A、2的N次方
B
B、2的N次方减去1
C
C、10的N次方
D
D、10的N次方减去1
答案解析
正确答案:B
解析:
这道题考查的是二进制数的表示范围。
**解析过程:**
1. **理解二进制位权**:
在二进制系统中,每一位只有 0 或 1 两种状态。对于一个 $N$ 位的二进制数,从最低位(第0位)到最高位(第 $N-1$ 位),其位权分别是 $2^0, 2^1, 2^2, \dots, 2^{N-1}$。
2. **确定最大值的构成**:
要使一个 $N$ 位二进制数表示的整数值最大,每一位都必须取最大值,即每一位都是 1。
因此,$N$ 位二进制能表示的最大数形式为:$\underbrace{11\dots1}_{N个1}$。
3. **计算数值**:
这个数的十进制值为所有位权之和:
$$ Sum = 2^{N-1} + 2^{N-2} + \dots + 2^1 + 2^0 $$
这是一个首项为 $1$ ($2^0$),公比为 $2$,项数为 $N$ 的等比数列求和。
根据等比数列求和公式 $S_n = \frac{a_1(1-q^n)}{1-q}$:
$$ S_N = \frac{1 \times (1 - 2^N)}{1 - 2} = \frac{1 - 2^N}{-1} = 2^N - 1 $$
4. **举例验证**:
* 当 $N=1$ 时,最大二进制数是 $1$,对应十进制 $2^1 - 1 = 1$。
* 当 $N=2$ 时,最大二进制数是 $11$,对应十进制 $2+1=3$,即 $2^2 - 1 = 3$。
* 当 $N=3$ 时,最大二进制数是 $111$,对应十进制 $4+2+1=7$,即 $2^3 - 1 = 7$。
* 当 $N=8$ 时,最大二进制数是 $11111111$,对应十进制 $255$,即 $2^8 - 1 = 255$。
5. **选项分析**:
* A. $2^N$:这是 $N$ 位二进制数能表示的不同状态的总数(从 $0$ 到 $2^N-1$),或者是 $N+1$ 位二进制数的最小值($100\dots0$),不是最大值。
* B. $2^N - 1$:正确,如上推导。
* C. $10^N$:这是十进制的概念,与二进制无关。
* D. $10^N - 1$:这是 $N$ 位十进制数能表示的最大整数(如999...9),与二进制无关。
**结论:**
$N$ 位二进制能表示的最大整数是 $2^N - 1$。
故正确答案为 **B**。
相关知识点:
N位二进制最大数是2^N-1
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