実数が有理数であるのは、その小数表現が周期的である場合に限ります。周期的とは、桁の並びが最終的に有限の桁の並びを無限に繰り返すことを意味します。この繰り返される部分を循環小数と呼びます。例えば、[latex]1/3 = 0.333[/latex] (循環小数は 3) および [latex]3/7 = 0.428571428571[/latex] (循環小数は 428571) です。有限小数は、循環小数が 0 となる特殊なケースです。

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実数が有理数であるのは、その小数表現が周期的である場合に限ります。周期的とは、桁の並びが最終的に有限の桁の並びを無限に繰り返すことを意味します。この繰り返される部分を循環小数と呼びます。例えば、[latex]1/3 = 0.333[/latex] (循環小数は 3) および [latex]3/7 = 0.428571428571[/latex] (循環小数は 428571) です。有限小数は、循環小数が 0 となる特殊なケースです。
有理数と周期的な小数展開の関係は、数論における基本的な結果である。 有理数 [latex]p/q[/latex] は、[latex]p[/latex] を [latex]q[/latex] で長除算することにより小数に変換できます。可能な剰余は [latex]q[/latex] 通り (0 から [latex]q-1[/latex]) しかないため、剰余の列は最終的に繰り返されます。剰余が繰り返されると、商の桁の列も繰り返され、周期的な展開が生じます。
逆に、任意の循環小数は分数に変換できます。有限小数の場合、変換は簡単です(例:[latex]0.75 = 75/100 = 3/4[/latex])。循環小数の場合は、代数的な操作が必要です。たとえば、[latex]x = 0.333[/latex] とします。すると、[latex]10x = 3.333[/latex] となります。最初の式から2番目の式を引くと、[latex]9x = 3[/latex] となり、[latex]x = 3/9 = 1/3[/latex] となります。同様の方法で、任意の循環小数に変換できます。
この性質は、合理的と 非合理的 数。無理数、[latex]pi[/latex]や[latex]sqrt{2}[/latex]のような無理数は、非終止かつ非循環の小数展開を持ちます。有理数[latex]p/q[/latex](既約分数)の循環小数(周期)の長さは、分母[latex]q[/latex]の素因数に関係しています。具体的には、周期の長さは[latex]q'[/latex]を法とする10のオーダーです。ここで、[latex]q'[/latex]は[latex]q[/latex]のうち10と互いに素な部分です。
有理数の小数展開(循環小数)
(日付が不明または関連性がない場合、例えば「流体力学」などでは、その注目すべき出現時期の概算値が提示されます。)
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