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소수 (기수법)

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1과 자기 자신만을 약수로 갖는 수(素數, prime number)에 대해서는소수 (수론) 문서를 참고하십시오.

수학기수법에서소수(小數,영어:decimal)는실수소수점과 그 양옆에 놓인숫자를 통해 나타내는 방법이다. 소수점 왼쪽에 놓인 숫자들은 실수의정수 부분, 소수점 오른쪽에 놓인 숫자들은 실수의 소수 부분을 나타낸다.

정의

[편집]

음이 아닌 실수r{\displaystyle r}의 소수 표기는 다음과 같은 꼴이다.

r=r0.r1r2r3{\displaystyle r=r_{0}.r_{1}r_{2}r_{3}\cdots }

여기서 각i=0,1,2,{\displaystyle i=0,1,2,\dots }에 대하여,ri{\displaystyle r_{i}}는 0부터 9까지의 숫자 가운데 하나이다. 음의 실수의 경우, 왼쪽에 부호를 붙여준다. 또한, 만약 어떤n{\displaystyle n}번째 자릿수rn{\displaystyle r_{n}}부터

0=rn=rn+1=rn+2={\displaystyle 0=r_{n}=r_{n+1}=r_{n+2}=\cdots }

가 성립한다면, 이러한 끝쪽의 0들을 생략하여 다음과 같이 표기할 수 있다.

r=r0.r1r2r3rn1{\displaystyle r=r_{0}.r_{1}r_{2}r_{3}\cdots r_{n-1}}

엄밀히 말해, 소수는극한의 개념을 통해 정의된다. 즉, 위의 표기가 실수의 소수 표기가 되려면, 다음과 같은급수 공식을 만족시켜야 한다.

r=n=010nrn=limnr0.r1r2rn{\displaystyle r=\sum _{n=0}^{\infty }10^{-n}r_{n}=\lim _{n\to \infty }r_{0}.r_{1}r_{2}\cdots r_{n}}

또한, 표준적인 소수 표기는 다음을 추가로 만족시켜야 한다.

즉, 만약 맨 끝에 숫자 9가 끝없이 반복된다면 이를 올림하여야 한다. 예를 들어,0.999… = 1이며, 1.234999... = 1.235이며, 37.271999...=37.272이다.간혹 올림하여 얻는 표기 대신 끝에 9가 붙은 표기를 표준으로 간주하기도 한다.

유리수의 소수 표기는 유한하거나,무한하지만순환한다. 그 예는 다음과 같다.

12=0.5{\displaystyle {\frac {1}{2}}=0.5}
13=0.333333{\displaystyle {\frac {1}{3}}=0.333333\cdots }

무리수의 소수 표기는 무한하며비순환이다.. 그 예는 다음과 같다.

2=1.41421356{\displaystyle {\sqrt {2}}=1.41421356\cdots }
π=3.14159265358979323846{\displaystyle \pi =3.14159265358979323846\cdots }

종류

[편집]

소수는 자릿수들의 열의 성질에 따라 다음과 같이 나뉜다.

유한 소수

[편집]

소수점 아랫자리가 유한한 수를유한 소수(有限小數,영어:finite decimal)라고 한다. 모든 유한 소수는유리수다.

십진법이십진법에서는 만약기약 분수의 분모가2m5n{\displaystyle 2^{m}5^{n}} (m,n{\displaystyle m,n}은 음이 아닌 정수) 꼴이라면, 그 기약 분수는 유한 소수다. 반대로 만약 기약 분수의 분모가2m5n{\displaystyle 2^{m}5^{n}} (m,n{\displaystyle m,n}은 음이 아닌 정수) 꼴이 아니라면, 그 기약 분수는 유한 소수가 아니다.

마찬가지로,육진법십이진법십팔진법에서는 만약기약 분수의 분모가2m3n{\displaystyle 2^{m}3^{n}} (m,n{\displaystyle m,n}은 음이 아닌 정수) 꼴이라면, 그 기약 분수는 유한 소수다. 반대로 만약 기약 분수의 분모가2m3n{\displaystyle 2^{m}3^{n}} (m,n{\displaystyle m,n}은 음이 아닌 정수) 꼴이 아니라면, 그 기약 분수는 유한 소수가 아니다.

유한 소수의 예는 다음과 같다.가분수도 게재한다.

십진법
1/2=0.5{\displaystyle 1/2=0.5}
3/4=0.75{\displaystyle 3/4=0.75}
1/5=0.2{\displaystyle 1/5=0.2}
8/5=1.6{\displaystyle 8/5=1.6}
3/8=0.375{\displaystyle 3/8=0.375}
1/16=0.0625{\displaystyle 1/16=0.0625}
27/16=1.6875{\displaystyle 27/16=1.6875}
7/20=0.35{\displaystyle 7/20=0.35}
8/25=0.32{\displaystyle 8/25=0.32}
1/50=0.02{\displaystyle 1/50=0.02}
11/64=0.171875{\displaystyle 11/64=0.171875}
1/80=0.0125{\displaystyle 1/80=0.0125}
8/125=0.064{\displaystyle 8/125=0.064}
13/160=0.08125{\displaystyle 13/160=0.08125}
육진법
1/2=0.3{\displaystyle 1/2=0.3}
1/3=0.2{\displaystyle 1/3=0.2}
3/4=0.43{\displaystyle 3/4=0.43}
3/12=0.213{\displaystyle 3/12=0.213}
5/13=0.32{\displaystyle 5/13=0.32}
41/13=2.44{\displaystyle 41/13=2.44}
11/20=0.33{\displaystyle 11/20=0.33}
1/24=0.0213{\displaystyle 1/24=0.0213}
43/24=1.4043{\displaystyle 43/24=1.4043}
1/30=0.02{\displaystyle 1/30=0.02}
12/43=0.144{\displaystyle 12/43=0.144}
1/120=0.0043{\displaystyle 1/120=0.0043}
15/144=0.101043{\displaystyle 15/144=0.101043}
1/213=0.0024{\displaystyle 1/213=0.0024}
21/240=0.04513{\displaystyle 21/240=0.04513}

보다 기본적으로,b{\displaystyle b}가 2이상의 자연수일 때,b{\displaystyle b}진법으로 소수를 나타내었을 때, 어떤 기약 분수가 유한 소수가 되기 위한 필요충분조건은 해당 분수를 기약 분수로 바꾸고 난 후 분모른 소인수분해할 때, 분모의 모든 소인수가b{\displaystyle b}의 소인수로 이루어져 있어야 되는 것이다. 즉, 기약분수의 분모에서 그 외의 다른 소인수가 하나 이상 들어가 있으며b{\displaystyle b}진법 소수 표현이 순환소수가 된다는 얘기다.

순환 소수

[편집]
 이 부분의 본문은순환 소수입니다.

소수점 아래에서 어떤 숫자들의 유한 열이 무한히 반복되는 소수를순환 소수(循環小數,영어:repeating decimal)라고 한다. 어떤 수가 순환 소수로 나타낼 수 있을 필요충분조건은유리수이다. 무한 순환 소수의 예는 다음과 같다.

십진법
1/3=0.3˙=0.333{\displaystyle 1/3=0.{\dot {3}}=0.333\cdots }
1/6=0.16˙=0.1666{\displaystyle 1/6=0.1{\dot {6}}=0.1666\cdots }
1/7=0.1˙42857˙=0.142857142857142857{\displaystyle 1/7=0.{\dot {1}}4285{\dot {7}}=0.142857142857142857\cdots }
5/9=0.5˙=0.555{\displaystyle 5/9=0.{\dot {5}}=0.555\cdots }
25/9=2.7˙=2.777{\displaystyle 25/9=2.{\dot {7}}=2.777\cdots }
3/11=0.2˙7˙=0.272727{\displaystyle 3/11=0.{\dot {2}}{\dot {7}}=0.272727\cdots }
8/27=0.2˙96˙=0.296296{\displaystyle 8/27=0.{\dot {2}}9{\dot {6}}=0.296296\cdots }
1/48=0.02083˙=0.0208333{\displaystyle 1/48=0.0208{\dot {3}}=0.0208333\cdots }
1/81=0.0˙12345679˙=0.012345679012345679{\displaystyle 1/81=0.{\dot {0}}1234567{\dot {9}}=0.012345679012345679\cdots }
육진법
1/5=0.1˙=0.111{\displaystyle 1/5=0.{\dot {1}}=0.111\cdots }
12/5=1.3˙=1.333{\displaystyle 12/5=1.{\dot {3}}=1.333\cdots }
1/11=0.0˙5˙=0.050505{\displaystyle 1/11=0.{\dot {0}}{\dot {5}}=0.050505\cdots }
3/14=0.14˙=0.1444{\displaystyle 3/14=0.1{\dot {4}}=0.1444\cdots }
1/15=0.0˙313452421˙=0.03134524210313452421{\displaystyle 1/15=0.{\dot {0}}31345242{\dot {1}}=0.03134524210313452421\cdots }
12/41=0.1˙5304˙=0.1530415304{\displaystyle 12/41=0.{\dot {1}}530{\dot {4}}=0.1530415304\cdots }
1/212=0.00241˙=0.0024111{\displaystyle 1/212=0.0024{\dot {1}}=0.0024111\cdots }

비순환 소수

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 이 부분의 본문은순환소수입니다.

순환 소수가 아닌 소수를비순환 소수(非循環小數,영어:non-repeating decimal)라고 한다. 어떤 수가 비순환 소수로 나타낼 수 있을 필요충분조건은무리수이다. 비순환 소수의 예는 다음과 같다. 이 경우는십진법 (소인수25) 이든육진법 (소인수가 2 와3) 이든 기타위치 기수법을 사용하여도 무한에 따른다.

십진 표기
2=1.41421356{\displaystyle {\sqrt {2}}=1.41421356\cdots }
π=3.14159265{\displaystyle \pi =3.14159265\cdots }
e=2.718281{\displaystyle e=2.718281\cdots }
육진 표기
2=1.225245314{\displaystyle {\sqrt {2}}=1.225245314\cdots }
π=3.0503300514{\displaystyle \pi =3.0503300514\cdots }
e=2.41505204{\displaystyle e=2.41505204\cdots }

무한소수

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 이 부분의 본문은무리수입니다.
 원주율 문서를 참고하십시오.

무리수 (무한소수)는 소수점 이하로 같은 수의 배열이 반복적으로 나타나지 않는(순환하지 않는) 무한소수이다

실수와 그 소수 표기 사이의 대응을 생각하면, 실수의 집합의 크기가 숫자의 열의 집합의 크기와 같으며, 특히자연수의 집합의 크기보다 큼을 알 수 있다.

실수의 소수 표기는실수의 구성에 쓰일 수 있다.

같이 보기

[편집]
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이 글은 수학에 관한토막글입니다. 여러분의 지식으로 알차게문서를 완성해 갑시다.
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