为什么分数可化为有限小数或无限循环小数

分数(包括整数)是有理数,从小数的角度看,就是有限小数或者无限循环小数。这意味着,分数与有限小数或无限循环小数之间,是可以互相转化的。为什么呢?

一个分数\(\frac{q}{p}\)的值,也就是用\(p\)去除\(q\)所得的值。用\(p\)去除\(q\),每一次的余数只可能是0或1,2,\(\cdots\),\(p\)–1等\(p\)种情况。如果某次的余数是0,则得到的商就是有限小数;如果余数始终不为0,那么余数只有\(p\)–1种情况,按照抽屉原则,商的小数点后\(p\)位小数的余数中必有两位是重复的,因此必然在重复余数后造成循环,也就是说得到的商是无限循环小数,而且其第一个“循环节”必然在前\(p\)位小数内开始。因此,分数可以转化为有限小数或无限循环小数。

反过来,有限小数或无限循环小数也可以化为分数。有限小数转化为分数是简单的,一个具有n位小数的有理数,只要将其放大\(10^n\)倍,再除以\(10^n\)即可。例如 \[0.125=\frac{0.125×1000}{1000}=\frac{125}{1000}=\frac{1}{8}.\]

对于无限循环小数,则可先将该小数分别放大\(10^{m+n}\)倍和\(10^n\)倍,其中\(n\)是小数的非循环部分的位数,\(m\)是一个循环节的位数。这两个放大后的数其小数部分将完全相同,相减就得到一个整数。从而就可将原小数化为分数。例如:对\(a\)=0.24126126126\(\cdots\),小数点后前两位24是非循环部分,循环节为126,有3位。计算 \[100000a=24126.126126\cdots,\] \[100a=24.126126126\cdots.\] 相减得到(100000\(a\)–100\(a\))=24126–24=24102。于是 \[a=\frac{24102}{100000-100}=\frac{24102}{99900}=\frac{1339}{5550},\]

我们就将无限循环小数\(a\)化为了分数。