循環小数の桁数と割り算について(1)

ここしばらく、なーんとなく頭が働かないときに適当に駄文を書いて頭をリセットするのにnote使ってるすたりむですよこんにちわ。自由って、いいよね。

それはさておき、なんか今日いじくるネタないかなーと思ってたら来年のことが気になったんですよね。2021年。2021=2025-4=(45^2-2^2)というわりとわかりやすくて素敵な年。いいなあ。それに引き換え2020はなんかキモいんだよねー。似たような計算するなら2^2×(53^2-48^2)だけど、なんか美しくない。キモい。

と考えてたところで、そういやこれ101の倍数だな、と気づいたわけですよ。101。これはこれで素敵な数です。素数だから? いやいや素数というのは僕が美しさを感じるにはぜんぜん足りないものですよ。なんか世の中素数大好き人間いるけどそれは僕じゃない。そうじゃなくて、

これ、逆数を小数展開すると4桁ちょうどで循環する唯一の素数なんすよ。

いやー思いもよらないところに発見がありましたね、めでたしめでたし。というわけで筆を置きます。とやろうとしたらなんか殴られそうなんで……以下は駄文として、「なんでそうなるの?」を一応、僕なりに丁寧に解説していこうかなと思うんですよね。

ただ「なんでそうなるの?」をガチで突き詰めると、実はけっこう大変だという。たとえば、「逆数を小数展開すると4桁ちょうどで循環する唯一の「自然数」」というところまでは言えない……言えないんじゃないかな……たぶん言えないと思う……うん、たぶん。というか、ちょっといま1/202展開してみようか。

0.0{0495}

{}の中身が循環部分ね。やっぱ4桁で循環してるな! というわけで、「素数」じゃないと無理無理。上のこと言えませーん。という結論になった。

ていうか、僕も「直観的には」上の主張が正しいのはわかるんだけど、数論の研究者でもないし、ちゃんと自力で証明したのって実は最近なんだよね……

さて、まあ中学受験知識として、みなさんこういうのを知ってますかね。「3の倍数は、一桁ごとに区切って足し合わせるとやっぱり3の倍数になる」という法則を。例? 19683は、1+9+6+8+3=27で3の倍数なんで、やっぱり3の倍数。とか。まあこれ3^9なんだけどな。

これ、実は僕、知識としては教えてもらったんだけど理由を教えてもらえなかったので、中学受験のときはあんまりうまく活用できなかった。後で自分で整理してみたら、要するにこれ「10÷3の余りが1だから」というだけであることに気がついた。つまり、さっきのであれば、

19683÷3の余り=(10000÷3の余り+9000÷3の余り+600÷3の余り+80÷3の余り+3÷3の余り)÷3の余り

とできるわけで、それぞれ余りのところの評価に上一桁を代入できて、

19683÷3の余り=(1+9+6+8+3)÷3の余り

になってはいそれ0ですね終わり、という。もうちょっと言うとこれは割り切れるかどうかの判定じゃなくて、「余りがいくつになるか」にダイレクトに応用可能な素敵な式だったわけだ。なんであの頃日能研の教師はこういうの親切に教えてくれなかったのか、そこがわからぬ。

で、同じことは11でも言えて、つまり100÷11の余りって1だから、「二桁ごとに区切って足し合わせても11で割った余りは変わらない」。上の数だったら、

19683÷11の余り=「10000÷11の余り+9600÷11の余り+83÷11の余り」÷11の余り=「1+96+83」÷11の余り=4

とすぐ計算できるわけです。わあ便利。

え、これが循環小数となんの関係があるのかって?

だって1/3=0.{3}だし1/11=0.{09}じゃん。{}内が循環部ね。循環部の桁数と上で分けるときの桁数一致してるじゃん。もっと言うなら1/13の循環部の桁数は6桁だけど13は6桁ごとに区切って足してから割っても余り変わらないじゃん。

……と、さも当然みたいに言って煙に巻いたところで、なんか長くなってきたからいったんこの記事切ります。待て次号。

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