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Version du 13 juillet 2013 à 07:47

Fraction générant son développement numérique

But

Déterminer la fraction f dont le développement numérique est 0.a₁a₂...a_k-1a_ka₁a₂...a_k-1a_k... répétant le nombre n=a₁a₂...a_k-1a_k où a_i pour 1 ≤i ≤ k est un chiffre de 0 à 9.

Introduction

Notation

Pour simplifier l'écriture, la fraction f = 0.a₁a₂...a_k-1a_ka₁a₂...a_k-1a_k... pourra aussi être notée : f = [a₁...a_k] avec a_i pour 1 ≤i ≤ k un chiffre de 0 à 9.

Construction de f

La construction de f est simple, si n = a₁a₂...a_k-1a_k alors f = n * 0.00..0100..01... = n * 0.0₁0₂...0_k-11_k0₁0₂...0_k-11_k... = n*[0₁...0_k-11_k] = n * [0..01] avec [0..01] composé de k-1 premier 0 et un 1.

Ou f = n * (1/10^k+1/10^2*k+...) = n * (x+x²+x³+...) pour x = 1/10^k.

Et, comme 1/(1-x) = 1+x+x²+x³+... si |x|<1.

Alors x+x²+x³+... = 1/(1-x)-1 = x/(1-x).

Appliqué au f précédent :

avec x = 1/10^k f = n * x/(1-x) = n * 1/(1/x-1) = n / (10^k-1).

Donc f = n / (10^k-1).

Et, pour être plus explicite, 10^k-1 = 999..99_k soit un nombre formé d'autant de 9 que de chiffres dans f = [a₁...a_k] :

f = n / (10^k-1) = n / 9₁9₂..9_k

Résultats

Ainsi, avec le résultat précédemment acquis :

f = 1/3 = 0.3333... = [3] = 3/9

f = 1/7 = [142857] = 142857/999999

f = 0.201320132013... = [2013] = 2013/9999

Quelques conséquences

• 0.999999... = [9] = 9 / 9 = 1 !

• Il est facile de diviser par les nombres du type 99..9 puisque le développement numérique de la fraction résultante est connu :
  • 4 / 9 = 0.44444... = [4]
  • 7 / 9 = 0.77777... = [7]
  • 43 / 99 = 0.43434343... = [43]
  • 463746178 / 999999999 = 0.463746178463746178463746178... = [463746178]
  • ...

• si f = 1/p = [a₁...a_k] avec p un nombre entier, alors p divise 9₁9₂..9_k.
  • En effet si 1/p = [a₁...a_k] alors 1/p = n/9₁9₂..9_k et donc 9₁9₂..9_k/p = n (avec n = a₁...a_k).
  • En particulier :
    • 7 divise 999999 puisque 1/7 = [142857]
    • 13 divise 999999 puisque 1/13 = [076923]

• Un peu plus drôle :
  • Si f = 1/p = [a₁...a_k] avec k pair, alors 1/p = n/9₁9₂..9_2*m, avec k = 2 * m, et n = a₁...a_k, alors n * p = 9₁9₂..9_k = 99 * (01₁01₂...01_m) où le dernier nombre est formé de m répétitions du groupe 01.
  • Ainsi, si p est premier et ne divise pas 3 ou 11 (99 = 3² * 11) alors n est un modulo de 99.
  • Et, en particulier, comme n = a₁...a_k = a₁...a_2*m = a₁a₂...a_2*m-1a_2*m et que 10^2*j modulo 99 = (10²)^j modulo 99 = 1 pour j ≥ 1, alors :
  • n modulo 99 = a₁a₂ + a₃a₄ + ... + a_2*m-1...a_2*m modulo 99 = 0, autrement dit, la somme des paires du nombre n du développement numérique de la fraction 1/p est un multiple de 99.
    • Exemples :
    • 1/7 = [142857]. Et nous avons bien : 14 + 28 + 57 = 99
    • 1/13 = [076923]. Et 07 + 69 + 23 = 99
    • 1/17 = [0588235294117647]. Et 05 + 88 + 23 + 52 + 94 + 11 + 76 + 47 = 396 = 4 * 99
    • 1/19 = [052631578947368421]. Et 05 + 26 + 31 + 57 + 89 + 47 + 36 + 84 + 21 = 396 = 4 * 96

Conclusions

Ressources

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