130324 初版 130324 更新
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有理数の小数展開

はしたの考えを深めると,2つの方向がある。
連分数展開小数展開である。
逐次・帰納的な考えがでてくるので, 数列のあとに学ぶのがよいのかもしれないし,
逆に,逐次・帰納的な考えはプリミティブな思想だから, できるだけ早い時期からスパイラルに学んでいくほうがよい。

例1

\(a_1=\dfrac{17}{7}\) を帯分数で表すと, \(2+\dfrac{3}{7}\) である。 (17 = 7×2 + 3)
\(a_1\) の 小数部分は \(\dfrac{3}{7}\) である。
10倍する(\(a_2\) とおく)と \(0 < a_2=\dfrac{30}{7} < 10\)
\(a_2\) の整数部分と小数部分を考えることができる。
n an pn: anの整数部分 qn: anの小数部分
1 \(\dfrac{17}{7}\) 2 \(\dfrac{3}{7}\)
2 \(10q_1=\dfrac{30}{7}\) 4 \(\dfrac{2}{7}\)
3 \(10q_2=\dfrac{20}{7}\) 2 \(\dfrac{6}{7}\)
4 \(10q_3=\dfrac{60}{7}\) 8 \(\dfrac{4}{7}\)
5 \(10q_4=\dfrac{40}{7}\) 5 \(\dfrac{5}{7}\)
6 \(10q_5=\dfrac{50}{7}\) 7 \(\dfrac{1}{7}\)
7 \(10q_6=\dfrac{10}{7}\) 1 \(\dfrac{3}{7}\)
8 \(10q_7=\dfrac{30}{7}\) 4 \(\dfrac{2}{7}\)
qn の分子は, 7を法とする,初項 3, 公比 10 の 等比数列である。
3, 2, 6, 4, 5, 1, 3, 2, …
\(\dfrac{3}{7}\) を 10進小数に展開すると,
428571を繰り返す循環節の長さ6 の循環小数である。

例2

\(a_1=\dfrac{17}{7}\) を帯分数で表すと, \(2+\dfrac{3}{7}\) である。 (17 = 7×2 + 3)
a1 の2進展開は,整数部分は 10(2)である。
\(a_1\) の 小数部分は \(\dfrac{3}{7}\) である。
2倍する(\(a_2\) とおく)と \(0 < a_2=\dfrac{6}{7} < 2\)
\(a_2\) の整数部分と小数部分を考えることができる。
n an pn: anの整数部分 qn: anの小数部分
1 \(\dfrac{17}{7}\) 2=10(2) \(\dfrac{3}{7}\)
2 \(2q_1=\dfrac{6}{7}\) 0 \(\dfrac{6}{7}\)
3 \(2q_2=\dfrac{12}{7}\) 1 \(\dfrac{5}{7}\)
4 \(2q_3=\dfrac{10}{7}\) 1 \(\dfrac{3}{7}\)
qn の分子は, 7を法とする,初項 3, 公比 2 の 等比数列である。
3, 6, 5, 3, 6, …
\(\dfrac{3}{7}\) を 2進小数に展開すると,
011を繰り返す循環節の長さ3 の循環小数である。