读《数学的源与流》,想到一个问题:
实数是由有理数和无理数组成的,而且从实数轴的稠密程度来看,无理数点比有理数点要“稠密”得多。
什么是有理数?简单的说,形如b / a(a, b都是整数)的数,就是有理数。
什么是无理数?简单说,无限不循环小数都是无理数。
于是问题是:无限循环小数一定都是有理数喽,怎么证明呢?
显然,对于无限循环小数0.X1X2X3… XkX1X2X3… XkX1X2X3… Xk…(其中对1<=i<=k,1<=Xi<=9,且是Xi是整数;k是它循环部分的位数,并且k属于自然数集)这样的无限循环小数来说(X1X2X3… Xk是它的循环部分),如果我们能够构造一个分式b / a(a, b都是整数),使得:
b / a=0.X1X2X3… XkX1X2X3… XkX1X2X3… Xk…
那么自然也就证明这个命题了。构造过程如下:
b / a =0.X1X2X3… XkX1X2X3… XkX1X2X3… Xk…
=0.X1X2X3… Xk+(10^-k)
(0.X1X2X3… Xk)+(10^-2k)(0.X1X2X3… Xk)+(10^-3k)(0.X1X2X3… Xk)+...
b =(0.X1X2X3… Xk)a+(10^-k)(0.X1X2X3… Xk)a+(10^-2k)(0.X1X2X3… Xk)a+(10^-3k)(0.X1X2X3… Xk)a+...
(10^k)b =(X1X2X3… Xk)a +(0.X1X2X3… Xk)a+(10^-k)(0.X1X2X3… Xk)a+(10^-2k)(0.X1X2X3… Xk)a+...
=(X1X2X3… Xk)a + b
(10^k-1)b =(X1X2X3… Xk)a
b / a =(X1X2X3… Xk)/(10k-1)
换句话说,形如0.X1X2X3… XkX1X2X3… XkX1X2X3… Xk…的无限循环小数,它的有理数表示方式是:(X1X2X3… Xk)/(10k-1)
做几个简单验证:
0.33333…=3 /(10-1)=1/3
0.142857142857…=142857/(1000000-1)=1/7
另外,对于那些不是单纯循环的小数,比如5.2345454545…,只要把它表示成:
5+0.23+(0.454545…)10-2
就可以用上面的方法构造出它的有理数表示形式了。
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