怎樣快速找到乙個可表為無限迴圈小數的分數的迴圈節位數?

時間 2021-05-14 16:52:40

1樓:微涼晨光

worldlinec204答案是正確

他的回答的補充和證明:

(都帶有證明,看懂證明需要先掌握尤拉定理和費馬小定理和一定的同餘知識)

它翻譯成一般語言就是:

定理2:對於有理數a/b,0小於a小於b(這裡可以看作是任意有理數的小數部分,從這裡出發,可以簡單將定理推廣至任意有理數)。並且a/b已經是最簡分數,那麼它能表示成純迴圈小數的充要條件是b和10沒有除了1以外的其他公因數,即a和b互素。

定理3:對於有理數a/b,0小於a小於b,並且a/b已經是最簡分數,b有且僅有2,5和另外乙個數b1(b1可能為合數)為因數。b1和10沒有除1外的公因數,b1不為1,並且b1是b的真因數,則a/b可以表示為混迴圈小數,並且其中不迴圈的位數是完全分解後2的個數和5的個數的較大者

不知道大家是否考慮過為什麼純迴圈和混迴圈與2和5有著密切聯絡。這與10有2與5的因數有關,進一步的,與數制本身有關

2樓:

命題等價於,找到最小的形如99...990..0的數,使其為分母x的倍數。

即最小的形如 10^m*(10^n-1)的倍數。

前半部分根據分母質因數分解裡2和5的含量決定m,而且這部分對應的是迴圈節之前的部分,不影響迴圈節的長度。後半部分的n即迴圈節長度。

然後就是數論知識了:

1. 若10和x互質,則必定存在正整數n使得10^n≡1 (mod x)。設其中最小者為r,則10^n≡1 (mod x)當且僅當 n被r整除。

——直觀上來看:所有有理數都可以寫成有限小數或無限迴圈小數;最小迴圈節複製k倍依然是「迴圈節」;長度介於k-1倍和k倍之間的一節一定不是「迴圈節」。

2. 設x與10互質,並記x的尤拉數為φ(x)——即1,2,...,x-1中共有φ(x)個跟x互質——那麼總成立

10^φ(x)≡1(mod x)

證明:取mod x的乙個完系a_1,a_2,...,a_φ(x),對他們每乙個都×10,10×a_1,10×a_2,...

,10*a_φ(x)仍構成乙個完系。所以這兩組數的乘積模x同餘。

所以階一定是φ(x)的因子,然後試吧。

3樓:

這是乙個很有意思的問題。我不是數學系的學生,但是我盡量給出乙個全面的回答,簡介我的思路,方法由簡陋逐漸變得精煉。

階段1:小學奧數奧數提供簡單解法。

0.09090909......這是什麼分數?

小學奧數告訴我們這是 ,也就是 ,只要找到迴圈節,然後用99...9作為分母就能得到結果,這個方法可以用數列極限,先證明收斂然後永吉縣運算證明,已經有了相關的問題,這裡就不詳細寫了:

隨便寫出乙個無限迴圈小數,都可以化為乙個分數嗎?

那麼反過來問, 的迴圈節是多少位?

答:找乙個99...9能夠整除11,99...9的位數就是迴圈節位數。那麼容易找到99,即迴圈節2位。

同理, 找到乙個最短的99...9,找到了999999=7*142857,所以迴圈節是6位。

階段2:證明小學的結論。

第一種情況,迴圈節出現在小數點後第一位

首先,我們排除假分數,因為它的迴圈節和對應真分數一致。

我們知道,假設真分數 的迴圈節有 位,那麼 的小數部分就和原本的分數一致。所以我們有

,其中 (向下取整)

即 (1),滿足這個式子的最小的k就是迴圈節位數。

由於左邊是乙個整數,所以 必須整除

而如果 能夠整除 ,記

那麼 ,也就是說能滿足 整除 的最小k就是迴圈節。

也就是說,99...9能夠整除n的最小位數,就是迴圈節位數。

第一種情況的結論就是:

滿足 的最小

而第二種情況,就是迴圈節在小數點後幾位才開始,有人看再更

4樓:

很簡單,假設乙個真分數可以表示為m/n,m與n是互素的。 如果n的因子只含有2和5,那麼我們就可以通過在分子分母上同時乘以適合數量的2或者5,將分母表示為10的次方的形式,這就說明這個分數是有限小數。如果n中完全不含有2和5,那麼n與10互素,根據初等數論中的尤拉定理,n與10的幾次方-1同餘,所以可以通過分子分母同時乘以一些因子,將分母變成9999...

9的形式。這時9的個數就是迴圈節的位數,分子上的整數通過在前面補0,使得分子分母位數一致,此時分子就是迴圈節。另外還有一種情況,

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