Développement décimal des nombres rationnels (périodicité)
Un nombre réel est rationnel si et seulement si sa représentation décimale est périodique. Cela signifie que la suite de ses chiffres se répète indéfiniment selon une séquence finie. Cette partie répétitive est appelée la période. Par exemple, 1/3 = 0,333 (période : 3) et 3/7 = 0,428571428571 (période : 428571). Les nombres décimaux finis constituent un cas particulier où la période est 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.
Réciproquement, tout nombre décimal périodique peut être converti en fraction. Pour un nombre décimal exact, la conversion est directe (par exemple, 0,75 = 75/100 = 3/4). Pour un nombre décimal périodique, on utilise une manipulation algébrique. Par exemple, soit x = 0,333. Alors 10x = 3,333. En soustrayant la première équation de la seconde, on obtient 9x = 3, donc x = 3/9 = 1/3. Une méthode similaire s'applique à tout nombre décimal périodique.
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
– Algèbre, théorie des nombres et théorie des groupes
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- invention du système décimal
- développement de l'algorithme de division longue
- Introduction aux fractions décimales par Simon Stevin
- étude de l'arithmétique modulaire
Applications
- algorithmes de conversion des fractions en décimales dans les calculatrices et les ordinateurs
- détection des nombres rationnels en analyse numérique
- cryptographie basée sur les propriétés des séquences périodiques
- informatique pour comprendre les limitations de la représentation en virgule flottante
Idées d'innovations potentielles
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Related to: decimal expansion, periodic decimal, repeating decimal, rational number, fraction, long division, number theory, repetend, terminating decimal, irrational number.