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Nombres rationnels

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Un érudit antique démontrant les nombres rationnels sur une tablette de pierre dans une salle de classe historique.

(Image générée à titre d'illustration uniquement)

Un nombre rationnel est tout nombre qui peut être exprimé sous forme de fraction ou de quotient [latex]p/q[/latex], où [latex]p[/latex] est un nombre entier et [latex]q[/latex] est un nombre entier non nul. L'ensemble de tous les nombres rationnels est noté [latex]\mathbb{Q}[/latex]. Ce concept fondamental étend les nombres entiers pour inclure les fractions, permettant ainsi de représenter des parties d'un tout.

The concept of a rational number arises from the need to measure quantities that are not whole multiples of a unit. In mathematics, it formalizes the idea of a ratio between two integers. A rational number is formally defined as an equivalence class of ordered pairs of integers [latex](p, q)[/latex] with [latex]q \neq 0[/latex]. The equivalence relation is defined as [latex](p_1, q_1) \sim (p_2, q_2)[/latex] if and only if [latex]p_1 q_2 = p_2 q_1[/latex]. This means, for example, that the fractions 1/2, 2/4, and -3/-6 all represent the same rational number.

Every integer is a rational number, since any integer [latex]n[/latex] can be written as the fraction [latex]n/1[/latex]. The set of rational numbers, denoted by [latex]\mathbb{Q}[/latex] (for ‘quotient’), is therefore a superset of the integers [latex]\mathbb{Z}[/latex]. Unlike integers, rational numbers are not uniquely represented; each rational number has infinitely many fractional forms. The form where [latex]p[/latex] and [latex]q[/latex] are coprime (have no common divisors other than 1) and [latex]q > 0[/latex] is called the canonical or lowest terms representation.

The development of this concept was not immediate. Ancient Egyptians used a system of unit fractions, but the Greeks, particularly the Pythagoreans, were among the first to systematically study ratios of integers. Their worldview was shaken by the discovery of irrational numbers, such as the racine carrée de 2, which could not be expressed as such a ratio. This discovery highlighted the distinction between rational and irrational numbers, a cornerstone of number theory.

UNESCO Nomenclature: 1101
– Algèbre, théorie des nombres et théorie des groupes

Taper

Système abstrait

Perturbation

Fondamentaux

Usage

Utilisation généralisée

Précurseurs

  • concept d'entiers
  • fonctionnement de la division
  • L'utilisation des fractions unitaires dans l'Égypte antique
  • Système sexagésimal babylonien pour les fractions

Applications

  • mesure et mise à l'échelle en ingénierie et en sciences
  • calculs financiers impliquant des fractions d'unités
  • types de données de programmation informatique pour l'arithmétique précise
  • théorie musicale pour la représentation des intervalles et des harmonies
  • théorie des probabilités pour définir les probabilités d'événements

Brevets:

NA

Idées d'innovations potentielles

  • un système cryptographique basé sur la difficulté de trouver la forme canonique des fractions à numérateur/dénominateur extrêmement grand
  • un algorithme de compression de données qui représente les données à virgule flottante sous forme d'approximations rationnelles
  • un outil de modélisation financière pour l'analyse des risques utilisant des champs de nombres rationnels afin d'éviter les erreurs à virgule flottante
  • un langage de programmation with native support for rational arithmetic to enhance precision in scientific computing
  • un logiciel de composition musicale qui utilise les nombres rationnels pour explorer les gammes microtonales et les rythmes complexes
  • un modèle d'IA pour la régression symbolique qui découvre des lois physiques sous forme de fonctions rationnelles
  • un outil numérique de conception de tissus qui utilise des modèles de nombres rationnels pour créer des tissages géométriques complexes
  • un système de commande robotique de haute précision utilisant la cinématique des nombres rationnels pour éliminer les erreurs d'arrondi cumulatives
  • un protocole réseau qui utilise la division de paquets basée sur les nombres rationnels pour un routage de données optimisé
  • un imagerie médicale reconstruction algorithm that uses rational functions for more accurate modeling of tissue densities
Related to: rational number, fraction, integer, quotient, ratio, number theory, mathematics, p/q, set Q, arithmetic.

Contexte historique

Nombres rationnels

-300
-550
1750
1790
1800
1844
1874
-300
-450
1585
1779
1799
1801
1850
1875

(si la date est inconnue ou non pertinente, par exemple « mécanique des fluides », une estimation arrondie de son émergence notable est fournie)

10e année anniversaire

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