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有理数的十进制展开式(循环小数)

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

(图片仅供参考)

一个实数是理性的当且仅当其十进制表示为周期性。这意味着该数字序列最终会无限重复一个有限的数字序列。这个重复部分称为循环小数。 例如,1÷5÷3=0.333…1÷4(循环小数部分为‘3’),1÷5÷7=0.428571428571…1÷4(循环小数部分为‘428571’)。有限小数是特殊情况,其循环小数部分为‘0’。.

有理数与周期小数展开之间的联系是数论中的一个基本结果。任何有理数 1/p 均可通过 1/p 除以 1/q 的长除法转化为小数。 由于可能的余数仅有[latex]q[/latex]种(从0到[latex]q-1[/latex]),余数序列终将循环出现。一旦余数重复,商的位序列也会随之重复,从而形成周期小数。.

反之,任何周期小数均可转换为分数。对于有限小数,转换过程直接(例如:[latex]0.75 = 75/100 = 3/4[/latex])。对于循环小数,则需运用代数运算。例如设[latex]x = 0.333…[/latex]。 则10x = 3.333…[/latex]。用第二个等式减去第一个等式得9x = 3[/latex],故[latex]x = 3/9 = 1/3[/latex]。此法适用于任何循环小数。.

该性质清晰区分了有理数与无理数。无理数(如π或√2)的小数展开为无穷不循环小数。 有理数p/q(已化为最简形式)的小数部分(周期的)长度与分母q的质因数有关。 具体而言,小数点后循环部分的长度等于10模[latex]q'[/latex]的阶,其中[latex]q'[/latex]是[latex]q[/latex]中与10互质的部分。.

UNESCO Nomenclature: 1101
– 代数、数论与群论

类型

抽象系统

中断

重大的

用法

广泛使用

前体

  • 十进制系统的发明
  • 长除法算法的开发
  • 西蒙·斯蒂文介绍小数
  • 模运算研究

应用程序

  • 计算器和计算机中分数转小数的算法
  • 数值分析中理性数的检测
  • 基于周期序列性质的密码学
  • 计算机科学在理解浮点表示局限性方面的应用

专利:

NA

潜在创新理念

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相关主题:十进制展开、周期小数、循环小数、有理数、分数、长除法、数论、循环数、有限小数、无理数。.

历史背景

有理数的十进制展开式(循环小数)

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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