Выпуску 2013 от всего сердца
В конце концов, окружность бесконечно
большого круга и прямая линия — одно и то же.
Галилео Галилей
Слово «период» вызывает вполне определенную ассоциацию в головах у граждан, утомленных суровой окружающей действительностью. А именно — «время». То есть они, эти граждане, на вопрос «С чем ассоциируется слово “период”», как заведенные твердят: «время». Рассчитывать на фантазию, в общем-то, не приходится.
Как же заставить работать обленившееся в связи с ускоряющимся прогрессом правое полушарие? И тут спешит на помощь великая и ужасная МАТЕМАТИКА! Да-да, слово напускает страху на неокрепшую психику не менее живо, нежели сама математичка с треугольником в руке.
Но необходимо отметить, что именно эта почтенная дама (или уважаемый джентльмен) в свое время отчаянно пыталась обогатить ваш словарный запас, объясняя, что словом «период» можно назвать не только промежуток времени, но и «бесконечно повторяющуюся группу цифр» после запятой в записи десятичной дроби. И такие дроби называются периодическими.
Изнуренные средним образованием граждане, скорее всего, ведают, что любую обыкновенную дробь можно записать в виде десятичной — конечной или бесконечной. При этом в последнем случае и происходит чудесное явление периода.
Например, если долго делить «столбиком» два на три, то получится следующее:
2/3 = 2: 3 = 0,666… = 0,(6).
Обратный процесс не менее увлекателен. Если возникает непреодолимое желание перевести периодическую дробь в обыкновенную, то стоит предпринять такие действия:
Поклон. Аплодисменты. Занавес. Все в восторге собираются расходиться. И тут — ехидный голос училки:
— А переведите мне, дорогие мои детишечки, 0,(9) в обыкновенную дробь.
Да проще пареной репы! По образцу работать — антресоли заполнять не надо:
пусть x = 0,(9), тогда 10x = 9,(9). Вычтем из второго уравнения первое:
10x - x = 9,(9) - 0,(9), то есть 9x = 9. Откуда x = 1. Значит, 0,(9) = 1.
В этом месте, как правило, возникает когнитивный диссонанс в головах отроков, доселе уныло взирающих на доску. Потому как среди прочего они видят:
0,(9) = 1.
Кто-то тоскливо подумал о том, что он так и знал, что учителям верить нельзя. Кто-то заплакал и выбежал. Некоторые счастливцы не слушали, поэтому сохранили свой мозг в девственной чистоте и продолжают пребывать в неведении относительно разразившейся катастрофы в головах коллег.
— Не верите мне? АХАХАХАХАХ А я вам сейчас с помощью суммы бесконечно убывающей геометрической прогрессии докажу.
И на доске возникает примерно следующее:
Как страшно жить! Если учитель при этом вздумал упомянуть о том, что можно доказать это равенство, используя понятие предела, то он — садист. Если еще проскользнуло что-то вроде «а это — бесконечно малое», то, вообще, монстр.
Оставляя российскому образованию радость разбираться с мучителями детей, необходимо сделать вывод относительно вышеописанных результатов.
Если в вашей обычной повседневной жизни вам потребуется выполнить какую-нибудь интересную, но, скорее всего, странную работу, поскольку вы будете манипулировать с 0,(9), то помните, что это — 1.
Всем — спасибо! Все свободны!
, iiryna и deadvom в пиццерии и мне почему-то пришёл в голову вопрос, который я позже задавал в :
Равны ли числа 0,(9) и 1?
Вопрос этот, наверное, несколько странный и многих, особенно нематематиков, может удивить и ответа на него не будет.
Мне здесь хочется немного прояснить свои и не только свои соображения по этому поводу. Начну издалека.
Как мы знаем, число - это одно из основополагающих понятий математики, мир чисел постоянно пополнялся на протяжении развития человечества. В первом классе мы изучали самые первые числа: 1, 2, 3... Эти числа называются натуральными , и их множество обозначается буквой N . В рамках этих чисел можно отлично выполнять операции сложения и умножения. Если же мы захотим применять вычитание, то из подсознания выплывает фраза вроде "Из 2 яблок нельзя вычесть 4" или что-то в этом духе. Таким образом, мы получаем какие-то ограничения, которые расширяются введением отрицательных чисел. Множество всех отрицательных и положительных чисел называется множеством целых чисел и обозначается буквой Z . В рамках этих чисел отрицание уже выполняется без всяких проблем (2 - 4 = -2).
Следующей общеизвестной арифметической операцией является деление. Если поделить 1 на 2, то получится число не
из множества целых чисел. Таким образом, снова придётся расширять известные числа, чтобы вместить результаты и этой операции. Числа которые представимы в виде частного, то есть дроби m / n
(m - числитель, n - знаменатель) - называются рациональными
числами (множество Q
). По своей сути, дроби - это как раз и есть рациональные числа, то есть обыкновенная дробь представляет собой частное, а результат деления числителя на знаменатель и есть рациональное число. Опять же, вспомнинаем школу и на ум приходят задачи типа "сложить треть яблока с половиной яблока" и некоторые проблемы, возникающие при сложении дробей. Проблема состояла в том, что их надо было приводить к общему знаменателю (то есть 1/3 + 1/2 = 3/6 + 2/6 = 5/6), поскольку складывать без проблем можно было только дроби с одинаковым знаменателем. Соответственно, для того, чтобы от этих проблем избавиться, и из-за того, что у нас принята десятичная система счисления, были введены десятичные дроби
. То есть такие дроби, у которых знаменатель - какая-то степень 10, то есть 3/10, 12/100, 13/1000 и т.д. Записывают их либо с запятой как у нас - (2,34) , либо с точкой, как принято на Западе (2.34).
Возникает вопрос: "а как перевести обычные дроби в десятичные?". Вспоминая деление уголком, можно набросать нечто такое:
Если говорить формально - то задача перевода из обычной дроби в десятичную представляет собой задачу нахождения такой наименьшей степени десятки, которая будет делиться на знаменатель заданной обычной дроби. То есть например для перевода дроби 3 / 8: берём знаменатель 8 и перебираем степени 10 до тех пор, пока какая-то степень 10 не станет делиться на 8: 10 не делится, 100 не делится, а вот 1000 делится (1000 / 8 = 125), значит 3 / 8 = 375 / 1000 = 0,375.
Однако, что делать, если такой степени не находится или в случае деления уголком - процесс не заканчивается? Например, попробуем поделить 1 на 3:
Как мы видим - процесс через некоторое время зацикливается - то есть повторяются те же остатки, и мы точно знаем, что следующие цифры будут повторять предыдущие.
Таким образом имеем, что:
1/3 = 0.333333...
Терпение, мы уже близки к ответу на вопрос:) Для того, чтобы отразить тот факт, что тройка в десятичной записи числа 1/3 повторяется и не писать троеточий - было введено специальное обозначение 0,(3). Часть в скобках называется "периодом" дроби
, то есть бесконечно периодически повторяющейся частью дроби, а сама дробь - периодической. Таким образом, запись дроби с периодом является лишь иной формой записи обычного рационального числа, возникающей при переходе к конкретной системе счисления (в нашем случае десятичной) и период появляется, если в разложении на простые множители знаменателя уже сокращённой дроби присутствуют сомножители, на которые не делится основание системы счисления (например 6 = 2 * 3, 10 не делится на 3, потому у дроби 1/6 есть период в десятичной системе счисления). Кроме того, можно показать, что любая
периодическая дробь является рациональным числом (то есть числом вида m / n
), всего лишь представленным в альтернативном виде.
Таким образом можно смело записать что 0,(3) = 1/3
, поскольку это одно и то же число, записанное различным образом. Соответственно, умножив на 3 каждую из частей уравнения, мы получаем, что 0,(9) = 1. Такое доказательство немного напоминает магию, однако всё дело в том, что по сути не существует чисел, разделив столбиком которые, мы могли бы получить число 0,(9) так, как мы получили 0,(3) разделив 1 и 3. Так что можно и усомниться в праве на существования у этого числа. Однако было бы нецелостно и математически нестрйоно отказываться от периодической формы записи в том случае, если число в периоде - 9, то есть 0,(9) или 1,(9) и т.д.
Поэтому число 0,(9) в данный момент вполне признано и является лишь альтернативной, неудобной и ненужной формой записи числа 1.
Как мы видим, определение периодических дробей не имеет никакого отношения к рядам, анализу бесконечно малых величин, пределам и тому подобным вещам, преподаваемым в высшей школе.
Резюмируя, можно сказать, что данная форма записи является всего лишь артефактом, вызванным применением конкретных систем счисления (в нашем случае десятичной системы). Насколько мне известно, некоторые математики (которых цитировал в одной из своих статей весьма известный Д. Кнут) ратуют за упразднение таких двузначных и спорных представлений чисел как 0,(9) и некоторых других.
Операция деления предполагает участие в ней нескольких основных компонентов. Первый из них - так называемое делимое, то есть число, которое подвергается процедуре деления. Второй - делитель, то есть число, на которое производится деление. Третий - частное, то есть результат операции деления делимого на делитель.
Результат деления
Самым простым вариантом результата, который может получиться при использовании в качестве делимого и делителя двух целых положительных чисел, является еще одно целое положительное число. Например, при делении 6 на 2 частное будет равно 3. Такая ситуация возможна, если делимое является делителю, то есть без остатка делится на него.Однако существуют и другие варианты, когда осуществить операцию деления без остатка невозможно. В этом случае частным становится нецелое число, которое можно записать в виде комбинации целой и дробной частей. Например, при делении 5 на 2 частное составит 2,5.
Число в периоде
Один из вариантов, который может получиться в случае, если делимое не является кратным делителю, представляет собой так называемое число в периоде. Оно может возникнуть в результате деления в том случае, если частное оказывается бесконечно повторяющимся набором цифр. Например, число в периоде может появиться при делении числа 2 на 3. В этой ситуации результат, в виде десятичной дроби, будет выражен в виде комбинации бесконечного количества цифр 6 после запятой.Для того чтобы обозначить результат такого деления, был изобретен специальный способ записи чисел в периоде: такое число обозначается помещением повторяющейся цифры в скобки. Например, результат деления 2 на 3 будет записываться с использованием этого способа как 0,(6). Указанный вариант записи применим также в случае, если повторяющейся является только часть числа, получившегося в результате деления.
Например, при делении 5 на 6 результатом будет периодическое число, имеющее вид 0,8(3). Использование этого способа, во-первых, является наиболее эффективным по сравнению с попыткой записать все или часть цифр числа в периоде, во-вторых, обладает большей точностью в сравнении с другим способом передачи таких чисел - округлением, а кроме того, позволяет отличить числа в периоде от точной десятичной дроби с соответствующим значением при сопоставлении величины этих чисел. Так, например, очевидно, что 0,(6) - существенно больше, чем 0,6.
Помните, как в самом первом уроке про десятичные дроби я говорил, что существуют числовые дроби, не представимые в виде десятичных (см. урок «Десятичные дроби »)? Мы еще учились раскладывать знаменатели дробей на множители, чтобы проверить, нет ли там чисел, отличных от 2 и 5.
Так вот: я наврал. И сегодня мы научимся переводить абсолютно любую числовую дробь в десятичную. Заодно познакомимся с целым классом дробей с бесконечной значащей частью.
Периодическая десятичная дробь - это любая десятичная дробь, у которой:
- Значащая часть состоит из бесконечного количества цифр;
- Через определенные интервалы цифры в значащей части повторяются.
Набор повторяющихся цифр, из которых состоит значащая часть, называется периодической частью дроби, а количество цифр в этом наборе - периодом дроби. Остальной отрезок значащей части, который не повторяется, называется непериодической частью.
Поскольку определений много, стоит подробно рассмотреть несколько таких дробей:
Эта дробь встречается в задачах чаще всего. Непериодическая часть: 0; периодическая часть: 3; длина периода: 1.
Непериодическая часть: 0,58; периодическая часть: 3; длина периода: снова 1.
Непериодическая часть: 1; периодическая часть: 54; длина периода: 2.
Непериодическая часть: 0; периодическая часть: 641025; длина периода: 6. Для удобства повторяющиеся части отделены друг от друга пробелом - в настоящем решении так делать не обязательно.
Непериодическая часть: 3066; периодическая часть: 6; длина периода: 1.
Как видите, определение периодической дроби основано на понятии значащей части числа . Поэтому если вы забыли что это такое, рекомендую повторить - см. урок « ».
Переход к периодической десятичной дроби
Рассмотрим обыкновенную дробь вида a /b . Разложим ее знаменатель на простые множители. Возможны два варианта:
- В разложении присутствуют только множители 2 и 5. Эти дроби легко приводятся к десятичным - см. урок «Десятичные дроби ». Такие нас не интересуют;
- В разложении присутствует что-то еще, кроме 2 и 5. В этом случае дробь непредставима в виде десятичной, зато из нее можно сделать периодическую десятичную дробь.
Чтобы задать периодическую десятичную дробь, надо найти ее периодическую и непериодическую часть. Как? Переведите дробь в неправильную, а затем разделите числитель на знаменатель «уголком».
При этом будет происходить следующее:
- Сначала разделится целая часть , если она есть;
- Возможно, будет несколько чисел после десятичной точки;
- Через некоторое время цифры начнут повторяться .
Вот и все! Повторяющиеся цифры после десятичной точки обозначаем периодической частью, а то, что стоит спереди - непериодической.
Задача. Переведите обыкновенные дроби в периодические десятичные:
Все дроби без целой части, поэтому просто делим числитель на знаменатель «уголком»:
Как видим, остатки повторяются. Запишем дробь в «правильном» виде: 1,733 ... = 1,7(3).
В итоге получается дробь: 0,5833 ... = 0,58(3).
Записываем в нормальном виде: 4,0909 ... = 4,(09).
Получаем дробь: 0,4141 ... = 0,(41).
Переход от периодической десятичной дроби к обыкновенной
Рассмотрим периодическую десятичную дробь X = abc (a 1 b 1 c 1). Требуется перевести ее в классическую «двухэтажную». Для этого выполним четыре простых шага:
- Найдите период дроби, т.е. подсчитайте, сколько цифр находится в периодической части. Пусть это будет число k ;
- Найдите значение выражения X · 10 k . Это равносильно сдвигу десятичной точки на полный период вправо - см. урок «Умножение и деление десятичных дробей »;
- Из полученного числа надо вычесть исходное выражение. При этом периодическая часть «сжигается», и остается обычная дробь ;
- В полученном уравнении найти X . Все десятичные дроби переводим в обыкновенные.
Задача. Приведите к обыкновенной неправильной дроби числа:
- 9,(6);
- 32,(39);
- 0,30(5);
- 0,(2475).
Работаем с первой дробью: X = 9,(6) = 9,666 ...
В скобках содержится лишь одна цифра, поэтому период k = 1. Далее умножаем эту дробь на 10 k = 10 1 = 10. Имеем:
10X = 10 · 9,6666 ... = 96,666 ...
Вычитаем исходную дробь и решаем уравнение:
10X
− X
= 96,666 ... − 9,666 ... = 96 − 9 = 87;
9X
= 87;
X
= 87/9 = 29/3.
Теперь разберемся со второй дробью. Итак, X = 32,(39) = 32,393939 ...
Период k = 2, поэтому умножаем все на 10 k = 10 2 = 100:
100X = 100 · 32,393939 ... = 3239,3939 ...
Снова вычитаем исходную дробь и решаем уравнение:
100X
− X
= 3239,3939 ... − 32,3939 ... = 3239 − 32 = 3207;
99X
= 3207;
X
= 3207/99 = 1069/33.
Приступаем к третьей дроби: X = 0,30(5) = 0,30555 ... Схема та же самая, поэтому я просто приведу выкладки:
Период k = 1 ⇒ умножаем все на 10 k = 10 1 = 10;
10X
= 10 · 0,30555 ... = 3,05555 ...
10X
− X
= 3,0555 ... − 0,305555 ... = 2,75 = 11/4;
9X
= 11/4;
X
= (11/4) : 9 = 11/36.
Наконец, последняя дробь: X = 0,(2475) = 0,2475 2475 ... Опять же, для удобства периодические части отделены друг от друга пробелами. Имеем:
k
= 4 ⇒ 10 k
= 10 4 = 10 000;
10 000X
= 10 000 · 0,2475 2475 = 2475,2475 ...
10 000X
− X
= 2475,2475 ... − 0,2475 2475 ... = 2475;
9999X
= 2475;
X
= 2475: 9999 = 25/101.
Периодическая дробь
бесконечная десятичная дробь, в которой, начиная с некоторого места, стоит только периодически повторяющаяся определённая группа цифр. Например, 1,3181818...; короче эту дробь записывают так: 1,3(18), то есть помещают период в скобки (и говорят: «18 в периоде»). П. д. называется чистой, если период начинается сразу после запятой, например 2(71) = 2,7171..., и смешанной, если после запятой имеются цифры, предшествующие периоду, например 1,3(18). Роль П. д. в арифметике обусловлена тем, что при представлении рациональных чисел, то есть обыкновенных (простых) дробей, десятичными дробями, всегда получаются либо конечные, либо периодические дроби. Точнее: конечная десятичная дробь получается в том случае, когда знаменатель несократимой простой дроби не содержит других простых множителей, кроме 2 и 5; во всех других случаях получается П.
д., и притом чистая, если знаменатель данной несократимой дроби вовсе не содержит множителей 2 и 5, и смешанная, если хотя бы один из этих множителей содержится в знаменателе. Всякая П. д. может быть обращена в простую дробь (то есть она равна некоторому рациональному числу). Чистая П. д. равна простой дроби, числителем которой служит период, а знаменатель изображается цифрой 9, написанной столько раз, сколько цифр в периоде; при обращении в простую дробь смешанной П. д. числителем служит разность между числом, изображаемым цифрами, предшествующими второму периоду, и числом, изображаемым цифрами, предшествующими первому периоду; для составления знаменателя надо написать цифру 9 столько раз, сколько цифр в периоде, и приписать справа столько нулей, сколько цифр до периода. Эти правила предполагают, что данная П. д. правильная, то есть не содержит целых единиц; в противном случае целая часть учитывается особо. Известны также правила определения длины периода П. д., соответствующей данной обыкновенной дроби. Например, для дроби a/p
, где р -
простое число и 1 ≤ a
≤ p -
1, длина периода является делителем р -
1. Так, для известных приближений к числу (см. Пи)
22 / 7 и 355 / 113 период равен 6 и 112 соответственно.
Большая советская энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия . 1969-1978 .
Синонимы :Смотреть что такое "Периодическая дробь" в других словарях:
Бесконечная десятичная дробь, в которой, начиная с некоторого места, периодически повторяется определенная группа цифр (период), напр. 0,373737... чисто периодическая дробь или 0,253737... смешанная периодическая дробь … Большой Энциклопедический словарь
Дробь, бесконечная дробь Словарь русских синонимов. периодическая дробь сущ., кол во синонимов: 2 бесконечная дробь (2) … Словарь синонимов
Десятичная дробь, ряд цифр которой повторяется в одном и том же порядке. Например, 0,135135135… есть п. д., которой период 135 и которая равна простой дроби 135/999 = 5/37. Словарь иностранных слов, вошедших в состав русского языка. Павленков Ф … Словарь иностранных слов русского языка
Десятичная дробь дробь со знаменателем 10n, где n натуральное число. Имеет особую форму записи: целая часть в десятичной системе счисления, затем запятая и затем дробная часть в десятичной системе счисления, причём количество цифр дробной части … Википедия
Бесконечная десятичная дробь, в которой, начиная с некоторого места, периодически повторяется определённая группа цифр (период); например, 0,373737... чисто периодическая дробь или 0,253737... смешанная периодическая дробь. * * * ПЕРИОДИЧЕСКАЯ… … Энциклопедический словарь
Бесконечная десятичная дробь, в к рой, начиная с нек рого места, периодически повторяется определ. группа цифр (период); напр., 0,373737... чисто П. д. или 0,253737... смешанная П. д … Естествознание. Энциклопедический словарь
См. часть... Словарь русских синонимов и сходных по смыслу выражений. под. ред. Н. Абрамова, М.: Русские словари, 1999. дробь мелочь, часть; дунст, шарик, шрот, картечь; дробное число Словарь русских синонимов … Словарь синонимов
периодическая десятичная дробь - — [Л.Г.Суменко. Англо русский словарь по информационным технологиям. М.: ГП ЦНИИС, 2003.] Тематики информационные технологии в целом EN circulating decimalrecurring decimalperioding decimalperiodic decimalperiodical decimal … Справочник технического переводчика
Если делится какое нибудь целое число а на другое целое число b, т. е. ищется число x, удовлетворяющее условию bx=а, то могут представиться два случая: или в ряду целых чисел найдется число х, которое этому условию удовлетворит, или же окажется,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона
Дробь, знаменатель которой есть целая степень числа 10. Д. д. пишут без знаменателя, отделяя в числителе справа запятой столько цифр, сколько нулей содержится в знаменателе. Например, В такой записи часть, стоящая слева… … Большая советская энциклопедия