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Sviluppo decimale dei numeri razionali (ripetuto)

1585
Mathematician's desk with notes on decimal expansion of rational numbers, 16th century.

(Immagine generata a solo scopo illustrativo)

Un numero reale è razionale se e solo se la sua rappresentazione decimale è periodica. Ciò significa che la sequenza di cifre si ripete indefinitamente, ripetendo una sequenza finita di cifre. Questa parte che si ripete è chiamata periodo. Ad esempio, 1/3 = 0,333 (il periodo è 3) e 3/7 = 0,428571428571 (il periodo è 428571). I numeri decimali finiti sono un caso speciale in cui il periodo è 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.

Viceversa, qualsiasi decimale periodico può essere convertito in una frazione. Per un decimale finito, la conversione è semplice (ad esempio, 0,75 = 75/100 = 3/4). Per un decimale periodico, si utilizza la manipolazione algebrica. Ad esempio, sia x = 0,333[/latex]. Allora 10x = 3,333[/latex]. Sottraendo la prima equazione dalla seconda si ottiene 9x = 3[/latex], quindi x = 3/9 = 1/3[/latex]. Un metodo simile funziona per qualsiasi decimale periodico.

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
– Algebra, teoria dei numeri e teoria dei gruppi

Tipo

Sistema astratto

Interruzione

Sostanziale

Utilizzo

Uso diffuso

Precursori

  • invenzione del sistema decimale
  • sviluppo dell'algoritmo di divisione lunga
  • introduzione alle frazioni decimali di Simon Stevin
  • studio dell'aritmetica modulare

Applicazioni

  • algoritmi per convertire le frazioni in decimali in calcolatrici e computer
  • rilevamento dei numeri razionali nell'analisi numerica
  • crittografia basata sulle proprietà delle sequenze periodiche
  • informatica per comprendere i limiti della rappresentazione in virgola mobile

Brevetti:

NA

Idee e potenziali innovazioni

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Related to: decimal expansion, periodic decimal, repeating decimal, rational number, fraction, long division, number theory, repetend, terminating decimal, irrational number.

Contesto storico

Sviluppo decimale dei numeri razionali (ripetuto)

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

(se la data è sconosciuta o non rilevante, ad esempio "meccanica dei fluidi", viene fornita una stima approssimativa della sua notevole comparsa)

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