Expansión decimal de números racionales (repetend)
Un número real es racional si y solo si su representación decimal es periódica. Esto significa que la secuencia de dígitos eventualmente repite una secuencia finita de dígitos indefinidamente. Esta parte repetida se llama período. Por ejemplo, [latex]1/3 = 0.333…[/latex] (el período es ‘3’) y [latex]3/7 = 0.428571428571…[/latex] (el período es ‘428571’). Los decimales finitos son un caso especial donde el período es ‘0’.
The connection between rational numbers and periodic decimal expansions is a fundamental result in number theory. Any rational number [latex]p/q[/latex] can be converted to a decimal by performing long division of [latex]p[/latex] by [latex]q[/latex]. Since there are only [latex]q[/latex] possible remainders (0 to [latex]q-1[/latex]), the sequence of remainders must eventually repeat. Once a remainder repeats, the sequence of digits in the quotient also repeats, creating a periodic expansion.
Por el contrario, cualquier decimal periódico puede convertirse en una fracción. Para un decimal finito, la conversión es sencilla (por ejemplo, [latex]0.75 = 75/100 = 3/4[/latex]). Para un decimal periódico, se utiliza manipulación algebraica. Por ejemplo, sea [latex]x = 0.333…[/latex]. Entonces [latex]10x = 3.333…[/latex]. Restando la primera ecuación de la segunda se obtiene [latex]9x = 3[/latex], por lo que [latex]x = 3/9 = 1/3[/latex]. Un método similar funciona para cualquier decimal periódico.
This property provides a clear distinction between rational and irrational numbers. Irrational numbers, like [latex]\pi[/latex] or [latex]\sqrt{2}[/latex], have decimal expansions that are non-terminating and non-repeating. The length of the repetend (period) of a rational number [latex]p/q[/latex] (in lowest terms) is related to the prime factors of the denominator [latex]q[/latex]. Specifically, the length of the period is the order of 10 modulo [latex]q'[/latex], where [latex]q'[/latex] is the part of [latex]q[/latex] that is coprime to 10.
UNESCO Nomenclature: 1101
Álgebra, teoría de números y teoría de grupos.
Precursores
- invention of the decimal system
- development of long division algorithm
- introduction of decimal fractions by Simon Stevin
- study of modular arithmetic
Aplicaciones
- algorithms for converting fractions to decimals in calculators and computers
- detection of rational numbers in numerical analysis
- cryptography based on properties of periodic sequences
- computer science for understanding floating-point representation limitations
Ideas para posibles innovaciones
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Related to: decimal expansion, periodic decimal, repeating decimal, rational number, fraction, long division, number theory, repetend, terminating decimal, irrational number.