Решение
Пусть r0
= 1, r1
= 10 - m[10/m]... —
остатки, которые возникают при делении
1 на m
столбиком. Тогда rk
10k(mod
m),
так как приписывание нуля равносильно
умножению на 10. Если (m,
10) = 1, то 10
(m)
1(mod
m),
то есть r
(m)
= r0
= 1. Отсюда следует, что у дроби отсутствует
предпериод, и что длина периода делит
(m).
10. Докажите, что если (m, 10) = 1, то частное 9En/m, записанное как n- значное число (возможно с нулями в начале), состоит из нескольких периодов десятичного представления дроби 1/m. Кроме того, если еще выполнены условия (m, 3) = 1 и En -- первый репьюнит, делящийся на m, то число 9En/m будет совпадать с периодом. Сложность: 3+ Классы: 8,9,10
11. Докажите, что если (m, 30) = 1, то число, состоящее из цифр периода дроби 1/m, делится на 9. Сложность: 3+ Классы: 8,9,10
12. При разложении чисел A и B в бесконечные десятичные дроби длины минимальных периодов этих дробей равны 6 и 12 соответственно. Чему может быть равна длина минимального периода числа A + B? Сложность: 3+ Классы: 9,10,11
Решение
Как известно, длина минимального периода дроби является делителем длины любого другого ее периода, (длину минимального периода конечной десятичной дроби мы будем считать равной единице).
Докажем следующее утверждение: если k - длина одного из периодов (не обязательно минимального) каждой из дробей A и B, то k будет длиной некоторого периода дробей A + B и A - B.
Докажем утверждение для A + B (доказательство для A - B аналогично). Периодическую дробь A с длиной периода k можно представить в виде
A =
,
где X
- целое число. Аналогично можно записать
B =
.
Без ограничения общности можно считать,
что l
m.
Тогда
A + B
=
.
Это число такого же вида, так что соответствующая дробь имеет период длины k. Утверждение доказано.
Пусть дробь A имеет период длины 6, а дробь B - период длины 12. Из доказанного утверждения следует,что 12 - длина некоторого периода дроби A + B. Значит, длина минимального периода дроби A + B является делителем числа 12.
С другой стороны, длина периода дроби A + B не может равняться 6 - иначе дробь B = (A + B) - A имела бы период длины 6. Значит, длина минимального периода дроби A + B не может равняться 6, 3, 2 и 1.
Остаются два варианта: 12 и 4. Покажем, что оба эти варианта возможны:
A = 0,(000001), B = 0,(000000000001), A + B = 0,(000001000002); A = 0,(000001), B = 0,(011100110110), A + B = 0,(0111).
Комментарии. 1o. Покажем как придумать пример дробей с длинами минимальных периодов 6 и 12, сумма которых имеет минимальный период длины 4. Надо из любой дроби с минимальным периодом длины 4 вычесть дробь с минимальным периодом длины 6, получим дробь с минимальны периодом длины 12.
2o. Опишем все возможные длины минимальных периодов дроби A + B в общем случае. Пусть m, n и k - длины минимальных периодов дробей A, B и A + B. Тогда k является делителем наименьшего общего кратного чисел m и n. Аналогично, m - делитель НОК(n, k), и n - делитель НОК(m, k). Пусть p1, ..., ps - все простые делители НОК(m, n), причем
m =
p1
...ps
, n
= p1
...ps
,
где
,
могут
равняться нулю. Тогда из предыдущего
следует, что k
= p1
...ps
,
где
=
max(
,
),
при
![]()
![]()
,
и
-
любое число от 0 до
,
при
=
.
Можно показать и обратное: любое такое
k
является длиной минимальногопериода
некоторой дроби A
+ B,
где длина минимального периода дроби
A
равна m,
а длина минимального периода дроби B
равна n.
13. Найдите период дроби
=
0, 0204081632...
Как можно объяснить тот факт, что после запятой появляются степени числа 2? Сложность: 3+ Классы: 9,10
