Aux âmes bien nées la valeur ne s'éteint pas avec le nombre des années. (Mathusalem)
Fraction décimale
dans Arithmétique
Bonjour
On suppose qu'une fraction ordinaire irréductible, dont le dénominateur est un nombre premier autre que $2$ et $5$, donne naissance à une fraction décimale dont la période comprenne un nombre pair de chiffres, et l'on demande de prouver que :
1) si l'on partage également la période, les chiffres qui se correspondent dans les deux parties sont toujours complémentaires par rapport à $9$ ;
2) les restes qui, dans l'opération de la réduction, répondent aux chiffres ainsi comparés, sont eux-mêmes complémentaires par rapport au dénominateur de la fraction ordinaire.
(Comberousse)
A+
On suppose qu'une fraction ordinaire irréductible, dont le dénominateur est un nombre premier autre que $2$ et $5$, donne naissance à une fraction décimale dont la période comprenne un nombre pair de chiffres, et l'on demande de prouver que :
1) si l'on partage également la période, les chiffres qui se correspondent dans les deux parties sont toujours complémentaires par rapport à $9$ ;
2) les restes qui, dans l'opération de la réduction, répondent aux chiffres ainsi comparés, sont eux-mêmes complémentaires par rapport au dénominateur de la fraction ordinaire.
(Comberousse)
A+
Réponses
-
Bonsoir,
Nulle trace, parmi mes souvenirs, de celui de la curieuse propriété qui fait l'objet de la première question.
Soit $a_{2s-1}, a_{2s-2,}\dots a_1, a_0 $ une suite de $2s$ éléments de $ [\![ 0 ;9]\!]$ qui forment dans cet ordre une période de longueur minimale de l'écriture décimale de $q = \dfrac n p,\quad (p\:\text{premier}, \: p\neq 2,5, \quad n\in \N, \: n\wedge p =1).$
Il importe d'observer que $2s = \inf \Big\{ k \in \N^* \mid 10^k\equiv 1 \mod p \Big\}= \text{ordre de}\:10\:\text{dans} \:\left (\Z/p\Z \right) ^{\times}$ et que $10^s \equiv -1 \mod p \qquad (\bigstar).$
$ \bullet\quad $ Soit $m = \displaystyle \sum _{k=0} ^{2s -1}a_k10^k = \sum _{k=0}^{s-1}10^k(a_k + 10^s a_{k+s}).\qquad (1)$
$\exists t \in \N $ tel que $(10^tq) \times(10^{2s}-1) = m, \quad 10^t n (10^{2s} -1) = mp, \:\:$ ce qui entraîne: $\: mp \equiv 0 \mod (10^s-1) \qquad (2).$
D'autre part, il résulte de $\:(\bigstar)\:$ que: $\quad (10^s-1) \wedge p =1$, ce qui avec $(2)$ entraîne: $\:m\equiv 0 \mod (10^s-1).$
La relation $(1)$ donne ainsi la congruence: $\:\:\displaystyle \sum _{k=0}^{s-1} 10^k (a_k + a_{k+s}) \equiv 0 \mod (10^s-1).\qquad (3)$
Or, $0 < \:\:\displaystyle \sum _{k=0}^{s-1} 10^k (a_k + a_{k+s})< 2(10^s-1)$ (les $a_k$ ne peuvent être ni tous égaux à $0$, ni tous égaux à $9$), et $\:(3)$ conduit alors à : $\:\:\:\displaystyle \sum _{k=0}^{s-1} 10^k (a_k + a_{k+s}) =10^s-1.$ Une récurrence descendante sur $k$ permet enfin d'établir:$\:\:\forall k \in [\![0;s-1]\!], \quad 8< a_k + a_{k+s} <10.$
$$ \boxed{\forall k \in [\![0;s-1]\!], \quad a_k + a_{k+s} = 9.}$$
$\bullet \quad$ Soit $r_0, r_1, \dots r_{2s-1} $ une suite de restes successifs constituant une période.
$\forall k \in [\![0;2s-1]\!], ,\quad r_{k+1} \equiv 10 r_k \mod p, \quad \forall k \in [\![1;s-1]\!] , \:\: r_{k+s}\equiv 10^s r_k \mod p.\quad $ Or $\: 10 ^s \equiv -1 \mod p.$
$$ \boxed{\forall k \in [\![0;s-1]\!], \quad r_k + r_{k+s} = p .}$$ -
(tu) LOU16
Voici l'énoncé que cite Piteux_Gore, tel que je l'ai retrouvé dans le traité de Charles de Comberousse (1826-1897), sixième édition, 1920, qui dormait depuis longtemps dans ma bibliothèque. C'est un ouvrage qui a connu plusieurs rééditions, même après la disparition de son auteur. Parmi les 85 exercices du livre troisième, Les fractions et les nombres décimaux, il y en a très peu de théoriques, comme ce n° 82.
Aujourd'hui, on ne voit plus beaucoup d'exercices portant sur les écritures des nombres dans une base, et c'est dommage car il y a de très jolies propriétés comme celle-ci. Il faudra en trouver d'autres dans les ouvrages de cette (belle) époque.
Bonne journée.
Fr. Ch.
-
RE
Le résultat 1) s'appelle théorème de Midy.
Il suffit de le prouver pour l'inverse d'un nombre premier autre que $2$ ou $5$.
A+Aux âmes bien nées la valeur ne s'éteint pas avec le nombre des années. (Mathusalem) -
RE
Lorsque deux fractions irréductibles ont des dénominateurs premiers avec $10$ et divisibles l'un par l'autre, et qu'on les réduit en décimales, les nombres de chiffres des périodes correspondantes sont aussi divisibles l'un par l'autre.
A+Aux âmes bien nées la valeur ne s'éteint pas avec le nombre des années. (Mathusalem) -
Re,
Cela découle directement, me semble-t-il, de la remarque $(\bigstar)$ de mon message précédent http://www.les-mathematiques.net/phorum/read.php?5,2304278,2304378#msg-2304378 et du simple fait suivant, appliqué à $\:a=10.$
$$\text{Si}\:\: a,p,q \in \N^*\:\text{ et }\:\:a\wedge p = a \wedge q = 1,\:\text{ alors:}\:\:\text{ l'ordre de}\:a\: \text{dans}\:\left(\Z/p\Z\right) ^{\times}\: \text{divise}\:\text{l'ordre de}\: a \:\text{dans}\:\left(\Z/pq\Z\right) ^{\times}.$$
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