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Expansão decimal de números racionais (período)

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

(Imagem gerada apenas para fins ilustrativos)

Um número real é racional se, e somente se, sua representação decimal for periódica. Isso significa que a sequência de dígitos eventualmente repete uma sequência finita de dígitos indefinidamente. Essa parte que se repete é chamada de período. Por exemplo, [latex]1/3 = 0,333…[/latex] (período é ‘3’) e [latex]3/7 = 0,428571꒛…[/latex] (período é ‘428571’). Decimais finitos são um caso especial em que o período é ‘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 outro lado, qualquer decimal periódico pode ser convertido em fração. Para um decimal finito, a conversão é direta (por exemplo, [latex]0,75 = 75/100 = 3/4[/latex]). Para um decimal periódico, utiliza-se manipulação algébrica. Por exemplo, seja [latex]x = 0,333[/latex]. Então [latex]10x = 3,333[/latex]. Subtraindo a primeira equação da segunda, obtemos [latex]9x = 3[/latex], logo [latex]x = 3/9 = 1/3[/latex]. Um método semelhante funciona para qualquer 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, Teoria dos Números e Teoria dos Grupos

Tipo

Sistema abstrato

Interrupção

Substancial

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • invenção do sistema decimal
  • desenvolvimento do algoritmo de divisão longa
  • Introdução às frações decimais por Simon Stevin
  • estudo da aritmética modular

Aplicações

  • algoritmos para converter frações em decimais em calculadoras e computadores
  • detecção de números racionais em análise numérica
  • cryptography based on properties of periodic sequences
  • ciência da computação para compreender as limitações da representação de ponto flutuante

Patentes:

NA

Ideias de Inovação Potencial

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

Contexto histórico

Expansão decimal de números racionais (período)

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

(Caso a data seja desconhecida ou irrelevante, por exemplo, "mecânica dos fluidos", é fornecida uma estimativa aproximada de seu surgimento notável)

Princípios relacionados à invenção, inovação e tecnologia

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