Бесконечные периодические и непериодические десятичные дроби
В десятичной записи конечной десятичной дроби после запятой стоит конечное число десятичных знаков.
В десятичной записи бесконечной десятичной дроби после запятой стоит бесконечное число десятичных знаков.
Бесконечные десятичные дроби бывают периодическими и непериодическими.
Бесконечной периодической десятичной дробью называют такую дробь, десятичные знаки которой, начиная с некоторого, представляют собой повторение одной и той же группы цифр, состоящей или из одной цифры, отличной от 0 и 9 , или из нескольких цифр, причем последовательность цифр при повторении в этой группе не изменяется.
Повторяющаяся группа цифр называется периодом бесконечной периодической десятичной дроби.
Для обозначения периода десятичной дроби используют круглые скобки.
2,616161… = 2,(61) ; 53222222… = 5,3(2) .
ЗАМЕЧАНИЕ . Еще раз подчеркнем, что период бесконечной десятичной дроби не может состоять из одной или нескольких цифр 0 и не может состоять из одной или нескольких цифр 9 .
Бесконечная десятичная дробь, не являющаяся периодической, называется непериодической.
Алгоритм обращения бесконечной периодической десятичной дроби в простую дробь
Разберем алгоритм обращения бесконечной периодической десятичной дроби в простую дробь на примере решений следующих задач.
ЗАДАЧА 1 . Обратить периодическую дробь
в простую дробь.
РЕШЕНИЕ . Если ввести обозначение
то, умножив это соотношение на 100 , получим:
100x – x = 99 x = 45,0000… = 45.
ЗАДАЧА 2 . Обратить периодическую дробь
в простую дробь.
РЕШЕНИЕ . Если ввести обозначение
то, умножив это соотношение на 10 , получим:
Десятичная дробь
— знак дроби: либо , либо , — десятичная запятая, служащая разделителем между целой и дробной частью числа (российский стандарт) [1] , — десятичные цифры. Причём последовательность цифр до запятой (слева от неё) конечна (как минимум одна цифра), а после запятой (справа от неё) — может быть как конечной (в частности, цифры после запятой могут вообще отсутствовать), так и бесконечной.
(конечная десятичная дробь)
Представление числа в виде бесконечной десятичной дроби:
что совпадает с записью этого числа в десятичной системе счисления.
Соглашения о записи десятичных дробей
Обычно в полной записи десятичной дроби
d_ \ldots» width=»» height=»» />
последовательность цифр до запятой объединяют в одно неотрицательное целое , десятичной записью которого эта последовательность цифр является, то есть
в которой, кроме того, знаки после запятой для удобства перенумерованы положительными индексами. Десятичная дробь, записанная в сокращённой форме, является представлением действительного числа
Знак («плюс») перед дробью обычно опускают.
Конечные и бесконечные десятичные дроби
Конечные дроби
Десятичная дробь называется конечной, если она содержит конечное число цифр после запятой (в частности, ни одного), то есть имеет вид
В соответствии с определением эта дробь представляет число
— целое, а — целое неотрицательное, можно записать в виде конечной десятичной дроби.
Если обыкновенную дробь знаменатель не имеет простых делителей, отличных от и .
Бесконечные дроби
Бесконечная десятичная дробь
и десятичные цифры . Это предложение вытекает из того факта, что данный ряд мажорируется сходящимся рядом
Всякое ли действительное число может быть представлено в виде десятичной дроби?
Единственно ли такое представление?
Каков алгоритм разложения числа в десятичную дробь?
Эти вопросы освещаются ниже.
Алгоритм разложения числа в десятичную дробь
Ниже описывается алгоритм построения по произвольному действительному числу десятичной дроби, которая является его представлением.
Рассмотрим вначале случай . Разделим всю числовую прямую целочисленными точками на отрезки единичной длины. Рассмотрим тот отрезок , который содержит точку ; в частном случае, когда точка является концом двух соседних отрезков, в качестве выберем правый отрезок.
Если обозначить целое неотрицательное число, являющееся левым концом отрезка , через , то можно записать:
На следующем шаге разделим отрезок на десять равных частей точками
и рассмотрим тот из отрезков длины , на котором лежит точка ; в случае когда эта точка является концом двух соседних отрезков, из этих двух отрезков опять выберем правый.
Обозначим этот отрезок . Он имеет вид:
Будем продолжать аналогичным образом процесс измельчения числовой прямой и последовательного уточнения положения точки .
На очередном шаге, имея отрезок , мы делим его на десять равных отрезков и выбираем из них тот отрезок ; в случае когда эта точка является концом двух соседних отрезков, из этих двух отрезков выбираем правый.
Продолжая этот процесс мы получим последовательность отрезков вида
— целое неотрицательное, а — целые числа, удовлетворяющие неравенству .
Построенная последовательность отрезков обладает следующими свойствами:
Отрезки последовательно вложены друг в друга:
Длина отрезков принадлежит всем отрезкам последовательности
Из этих условий следует, что есть система вложенных отрезков, длины которых стремятся к нулю при , а точка есть общая точка всех отрезков системы. Отсюда вытекает, что последовательность левых концов отрезков сходится к точке (аналогичное утверждение справледливо и для последовательности правых концов), то есть
Это значит, что ряд
сходится к числу , и таким образом, десятичная дробь
Нетрудно видеть, что эта возможность имеет место в том случае, когда на некотором шаге точка совпадает с одной из точек деления числовой прямой. В этом случае отбрасывая в сумме
^ <\infty>a_k \cdot 10^» width=»» height=»» />
нулевые слагаемые, получим, что число также может быть представлено конечной десятичной дробью
Вообще, ясно, что приписывая в конец десятичной дроби после запятой любое количество нулей (в том числе бесконечное), мы не изменяем значение дроби. Таким образом, в данном случае число может быть представлено как конечной, так и бесконечной десятичной дробью (полученной из первой приписыванием бесконечного числа нулей).
Тем самым рассмотрен случай неотрицательного . В случае отрицательного , в качестве десятичного представления этого числа можно взять представление противоположного ему положительного числа, взятое со знаком «минус».
Приведенный алгоритм дает способ разложения произвольного действительного числа в десятичную дробь. Тем самым доказана следующая
Теорема.Всякое действительное число может быть представлено в виде десятичной дроби.
О роли аксиомы Архимеда
Приведенный алгоритм разложения действительного числа в десятичную дробь существенно опирается на свойство системы действительных чисел, называемое аксиомой Архимеда.
Это свойство было использовано дважды в алгоритме. В самом начале построения выбиралось целое , такое, что действительное число находится между и следующим целым :
надо еще доказать: нельзя исключать, например, возможность, когда, каково бы ни было целое , всегда имеет место неравенство . Если бы этот случай имел место, то, очевидно, нужного числа не нашлось бы.
Эта возможность как раз исключается аксиомой Архимеда, согласно которой каково бы ни было число , всегда найдётся целое такое, что возьмём наименьшее, обладающее свойством
Искомое число найдено: .
Второй раз аксиома Архимеда неявно использовалась при доказательстве стремления к нулю длин отрезков последовательности :
превзойдёт его, начиная с некоторого номера. А поскольку для всякого имеет место неравенство
также превзойдёт , начиная с того же номера. В соответствии с определением предела числовой последовательности, это означает, что
Однако, если даже считать дроби, полученные путём приписывания в конец друг другу конечного или бесконечного количества нулей, тождественными, представление некоторых действительных чисел всё же остаётся неединственным.
Рассмотрим например, десятичную дробь
Согласно определению, эта дробь является представлением числа . Вместе с тем, это число может быть также представлено в виде десятичной дроби .
Этот пример можно обобщить. Можно показать, что дроби
где , представляют одно и то же действительное число.
Оказывается, этим общим примером исчерпываются все случаи неоднозначности представления действительных чисел в виде десятичных дробей. При этом мы, конечно, не рассматриваем тривиальные случаи дробей, полученными приписыванием нулей в конец друг другу, а также пару дробей и .
Эти результаты можно суммировать в следующей теореме.
Теорема.Всякое действительное число , не представимое в виде , где — целое, — целое неотрицательное, допускает единственное представление в виде десятичной дроби; при этом эта дробь является бесконечной.
Всякое действительное число вида может быть представлено в виде десятичной дроби более чем одним способом. Если , то оно может быть представлено как в виде конечной десятичной дроби, а также бесконечной дроби, полученной приписыванием нулей в конец после запятой, так и в виде бесконечной дроби, оканчивающейся на . Число может быть представлено дробями вида , а также дробями вида .
Замечание. Бесконечные дроби, оканчивающиеся на , получаются, если в приведённом выше алгоритме всегда выбирать левый отрезок вместо правого.
Лишние нули и погрешность
Основная статья: Округление
Следует отметить, что, с точки зрения погрешности, запись десятичной дроби с нулями в конце не совсем тождественна записи без этих нулей.
Принято считать, что, если погрешность не указана, то абсолютная погрешность равна плюс-минус половина [источник не указан 550 дней] единицы последнего написанного разряда. Например, запись «3,7» означает, что абсолютная погрешность равна ±0,05. А в записи «3,700» абсолютная погрешность равна ±0,0005. Другие примеры:
«25» — абсолютная погрешность равна ±0,5 ;
«25,0» — абсолютная погрешность равна ±0,05
«25,00» — абсолютная погрешность равна ±0,005 .
Периодические десятичные дроби
Бесконечная десятичная дробь называется периодической, если её последовательность цифр после запятой, начиная с некоторого места, представляет собой периодически повторяющуюся группу цифр. Другими словами, периодическая дробь — десятичная дробь, имеющая вид
Повторяющаяся группа цифр называется периодом дроби, количество цифр в этой группе — длиной периода.
Если в периодической дроби период следует сразу после запятой, то дробь называется чистой периодической. Если же между запятой и первым периодом имеются цифры, дробь называется смешанной периодической, а группа цифр после запятой до первого знака периода — предпериодом дроби. Например, дробь является чистой периодической, а дробь — смешанной периодической.
Основное свойство периодических дробей, благодаря которому их выделяют из всей совокупности десятичных дробей, заключается в том, что периодические дроби и только они представляют рациональные числа. Точнее, имеет место следующее предложение.
Теорема.Всякая бесконечная периодическая десятичная дробь представляет рациональное число. Обратно, если рациональное число раскладывается в бесконечную десятичную дробь, то эта дробь является периодической.
Можно показать, что чисто периодические дроби соответствуют рациональным числам, в записи которых в виде несократимой дроби знаменатель не имеет простых делителей и , а также рациональным числам , у которых знаменатель имеет только простые делители и . Соответственно, смешанные периодические дроби соответствуют несократимым дробям , знаменатель которых имеет как простые делители или , так и отличные от них.
Перевод из десятичной дроби в обыкновенную
Предположим, что дана периодическая десятичная дробь с периодом 4. Заметим, что домножив её на , получим большую дробь с теми же цифрами после запятой. Отняв целую часть, получаем [2] : » — десятичная запятая (англ.decimal comma ) — как разделитель целой и дробной частей десятичной дроби принят в России, европейских странах (кроме Великобритании и Ирландии) и многих других странах, на которые они имели культурное влияние. В англоязычных странах и странах, на которые они имели влияние, для этого используется знак точки «» — десятичная точка (англ.decimal point ), а знак запятой используется для группировки цифр целой части числа по три десятичных разряда (так называемый разделитель групп разрядов, в России для этого используется знак неразрывного пробела «»). Например, дробь
История открытия десятичных дробей полна неожиданностей. Ученые разных стран приходили к сходных выводам и расчетам независимо друг от друга, что свидетельствует о важности дробей не только для математического познания, но и для практических нужд людей.
Немного истории
Впервые десятичные дроби появились в Древнем Китае в III веке до нашей эры. Эти знания были неизвестны в арабском и европейском мире. Только в ХV веке самаркандский астроном Джемшид аль-Каши изложил правила действия с десятичными дробями в сочинении «Ключ к арифметике». В Европе сведения о дробях появились еще позже, в ХVI веке, благодаря труду голландского ученого С. Стевина «Десятая». В то время десятичные дроби записывались не так, как сейчас. Для указания дробной части использовалось число 0, обведенное кружком. В Англии и США вместо запятой использовалась точка, запятая стала применяться только в начале ХVII века. В России впервые учение о десятичных дробях изложил Л. Ф. Магницкий в книге «Арифметика» в 1703 года.
Что такое десятичная дробь
Десятичные дроби – это результат преобразования обыкновенной дроби: деления числителя на знаменатель. Например: 1 : 2 = 1/2 = 0,5.
Десятичные дроби – такие дроби, которые записываются в строчку через запятую. Они бывают конечные и бесконечные. В конечной десятичной дроби количество цифр после запятой точно определено. В бесконечной десятичной дроби число цифр после запятой бесконечно. Для удобства эти цифры обычно округляют до 1, 2, 3 после запятой.
Полезная информация о десятичных дробях
Метрология
Зарождение и развитие учения о десятичных дробях в странах Азии было связано с метрологией – наукой о мерах длины, веса и объема.
Шестидесятиричные дроби
До появления десятичных дробей в арабских государствах существовали шестидесятиричные дроби.
«Попасть в дроби»
Учение о дробях считается самым трудным разделом арифметики. До настоящего времени у немцев осталась поговорка «попасть в дроби», то есть «оказаться в затруднительном положении».
Свойства десятичной дроби
Главным свойством десятичной дроби является следующее: величина десятичной дроби не изменится, если слева или справа добавить или удалить любое количество нулей.
6,15 = 6,1500 = 006,15
Поскольку десятичные дроби тесно связаны с обыкновенными дробями, существуют свойства, их объединяющие.
Если числитель обыкновенной дроби меньше знаменателя, то целая часть десятичной дроби меньше нуля. 2/3 = 0,67
Целая часть десятичной дроби равна целой части смешанной дроби. 3 2 /5 = 3,4
Количество цифр после запятой в десятичной дроби зависит от количества нулей в знаменателе обыкновенной дроби: если одна цифра, то делитель – 10, если две цифры, то делитель – 100. 4/5 = 0,8 и 4/55 = 0,07
это интересно
Простые числа
Что важно знать о простых числах и их особенностях
Разряды десятичной дроби
В десятичной дроби значение каждой цифры зависит от ее позиции Названия разрядов в десятичной дроби до запятой совпадают с названиями разрядов в натуральных числах (единицы, десятки, сотни и так далее). Первая цифра после запятой означает количество десятых долей. Вторая цифра после запятой – число сотых долей. Третья цифра – число тысячных долей.
Десятичные дроби можно также раскладывать по разрядам натуральных чисел.
36,85 = 30 + 6 + 0,8 + 0,05 или 36,85 = 36 + 0,85
Умножение десятичных дробей
Умножать десятичные дроби следует так же, как и другие числа, главное – правильно поставить запятую в ответе.
Если нужно перемножить дроби с разными знаками, действует общее правило: плюс на плюс дает плюс, минус на плюс дает минус, минус на минус дает плюс.
Чтобы умножить десятичные дроби в столбик, следует умножить их друг на друга как целые числа, сложить количество знаков после запятой у каждой дроби, отсчитать полученное количество знаков справа налево и поставить запятую.
Умножение десятичной дроби на натуральное число производится так же, как и умножение между десятичными дробями. Если нужно умножить на 10 или 100, переносим запятую в дроби вправо на столько знаков, сколько нулей содержится во втором множителе. При умножении на 0,1 или 0,01 переносим запятую в дроби влево на столько знаков, сколько нулей стоит перед единицей во втором множителе.
Если нужно умножить десятичную дробь на обыкновенную или смешанную, можно действовать двумя способами: перевести десятичную дробь в обыкновенную и затем перемножить или перевести обыкновенную дробь в десятичную и выполнить действие.
Примеры
Умножение десятичной дроби в столбик
Конечные и бесконечные десятичные дроби
ОПРЕДЕЛЕНИЕ . Конечной десятичной дробью (десятичной дробью) называют дробь или смешанное число, имеющее знаменатель 10, 100, 1000, 10000 и т.д.
К десятичным дробям относят также и такие дроби, которые можно привести к дробям, имеющим знаменатель 10, 100, 1000, 10000 и т.д., с помощью основного свойства дробей.
УТВЕРЖДЕНИЕ . Несократимая простая дробь или несократимое смешанное нецелое число являются конечной десятичной дробью тогда и только тогда, когда разложение их знаменателей на простые множители содержит в качестве множителей лишь числа 2 и 5 , причем в произвольных степенях.
Для десятичных дробей существует специальный способ записи, использующий запятую. Слева от запятой записывается целая часть дроби, а справа – числитель дробной части, перед которым дописывается такое количество нулей, чтобы число цифр после запятой было равно числу нулей в знаменателе десятичной дроби.
Заметим, что десятичная дробь не изменится, если приписать несколько нулей справа или слева от неё.
3,14 = 3,140 = 3,1400 = 003,14 .
Цифры, стоящие перед запятой (слева от запятой) в десятичной записи конечной десятичной дроби, образуют число, которое называют целой частью десятичной дроби.
Цифры, стоящие после запятой (справа от запятой) в десятичной записи конечной десятичной дроби, называют десятичными знаками.
В конечной десятичной дроби конечное число десятичных знаков. Десятичные знаки формируют дробную часть десятичной дроби.
Умножение и деление десятичных дробей на 10, 100, 1000 и т.д.
Для того, чтобы умножить десятичную дробь на 10, 100, 1000, 10000 и т.д., достаточно перенести запятую вправо на 1, 2, 3, 4 и т.д. десятичных знаков соответственно.
Для того, чтобы разделить десятичную дробь на 10, 100, 1000, 10000 и т.д., достаточно перенести запятую влево на 1, 2, 3, 4 и т.д. десятичных знаков соответственно.
Обращение конечной десятичной дроби в простую дробь
Обращение конечной десятичной дроби в простую дробь осуществляется очень просто, например,
Справочник по математике для школьников
Арифметика
Алгебра
Тригонометрия
Геометрия (планиметрия)
Геометрия (стереометрия)
Элементы математического анализа
Вероятность и статистика
Арифметика
Арифметика целых чисел
Целые числа. Десятичная система счисления
Арифметика. Арифметические действия
Делимость натуральных чисел. Деление с остатком. Признаки делимости
Простые и составные числа
Наибольший общий делитель. Взаимно простые числа
Наименьшее общее кратное
Дробь. Правильные и неправильные дроби. Смешанные числа
Сравнение дробей
Действия с дробями и смешанными числами
Конечные и бесконечные десятичные дроби
Бесконечные периодические и непериодические десятичные дроби
Арифметические действия с дробями, выраженными в различных формах
Стандартная форма записи числа
Вещественные числа, рациональные и иррациональные числа
Проценты. Решение задач на проценты
Простые и сложные проценты. Предоставление кредитов на основе процентной ставки
Пропорции, члены пропорции. Основное свойство пропорции
Прямо пропорциональные и обратно пропорциональные величины
Золотое отношение (золотое сечение)
Таблицы квадратов натуральных чисел от 1 до 100
Таблицы кубов натуральных чисел от 1 до 100
Таблицы степеней от 2-ой до 10-ой для натуральных чисел от 1 до 25
Таблицы произведений натуральных чисел от 1 до 20
Таблица простых чисел от 1 до 10000
Латинский алфавит
Греческий алфавит
Учебные пособия для школьников
Задачи на проценты
Квадратный трехчлен
Метод координат на плоскости
Прогрессии
Решение алгебраических уравнений
Решение иррациональных неравенств
Решение логарифмических неравенств
Решение логарифмических уравнений
Решение показательных неравенств
Решение показательных уравнений
Решение рациональных неравенств
Решение тригонометрических уравнений
Степень с рациональным показателем
Системы уравнений
Тригонометрия в ЕГЭ по математике
Уравнения и неравенства с модулями
Фигуры на координатной плоскости, заданные неравенствами