実数の十進近似列の具体例
「随伴する数列」「随伴する整数列」「十進近似列」は、
実数の小数表示の理論付け・定義づけのための準備として、しつらえられている。
しかし、何をやっているのか、これだけでは、わかりづらい。
そこで、順序はあべこべになるけれども、
実数を小数として表示できることを前提してしまったとき、
「随伴する数列」「随伴する整数列」「十進近似列」は、何を意味するのか？
具体的な数値例を通して、みてみよう。
[具体例]
・「有限桁の小数で表せる正の有理数」の十進近似列（定義1/定義2）
・「有限桁の小数で表せる負の有理数」の十進近似列 （定義1/定義2）
・「循環小数で表せる正の有理数」の十進近似列（定義1/定義2）
・「循環小数で表せる負の有理数」の十進近似列（定義1/定義2）
・「循環しない無限桁の小数でしか表せない正の無理数」の十進近似列（定義1/定義2）
・「循環しない無限桁の小数でしか表せない負の無理数」の十進近似列（定義1/定義2）
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9/8 の十進近似列(定義1)
cf.9/8＝1.125の十進近似列(定義2)
・9/8＝1.125に随伴する数列とは、以下の数列。
a1＝10（9/8−[9/8]）＝10（1.125−[1.125]）＝10（1.125 −1）＝10・0.125＝1.25
要するに、a1は、9/8＝1.125の整数部分を消去したものを10倍して、一桁ずらしたもの。
a2＝10（a1−[a1]）＝10（1.25−[1.25]）＝10（1.25−1）＝ 10・0.25＝2.5
要するに、a2は、9/8＝1.125の整数部分と小数点以下第一位を消去したものを、100倍して、2桁ずらしたもの。
a3＝10（a2−[a2]）＝10（2.5−[2.5]）＝10（2.5−2）＝10・0.5＝5
要するに、a3は、9/8＝1.125の整数部分から小数点以下第二位までを消去したものを、1000倍して、3桁ずらしたもの。
a4＝10（a3−[a3]）＝10（5−[5]）＝10（5−5）＝0
要するに、a4は、9/8＝1.125の整数部分から小数点以下第三位までを消去したものを、10000倍して、3桁ずらしたもの。
a5＝10（a4−[a4]）＝10（0−[0]）＝10（0−0）＝0
要するに、a5は、9/8＝1.125の整数部分から小数点以下第四位までを消去したものを、105倍して、3桁ずらしたもの。
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an ＝「9/8＝1.125の整数部分から小数点以下第(n−1)位までを消去したものを、10n倍して、n桁ずらしたもの」
an+1＝「9/8＝1.125の整数部分から小数点以下第n位までを消去したものを、10n+1倍して、n+1桁ずらしたもの」
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・9/8＝1.125に随伴する整数列とは、以下の数列。
d1＝[a1]＝[1.25]＝1 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第一位。
d2＝[a2]＝[2.5]＝2 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第二位。
d3＝[a3]＝[5] ＝5 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第三位。
d4＝[a4]＝[0] ＝0 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第四位。
d5＝[a5]＝[0] ＝0 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第五位。
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dn ＝「9/8＝1.125の小数点以下第n位」
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・9/8＝1.125の十進近似列とは、以下の数列。
r1＝[r]＋d1/10 ＝[1.125]＋1/10 ＝1.1 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第一位までを残し、小数点以下第二位以下を切り捨てたもの。
r2＝[r]＋d1/10＋d2/100 ＝[1.125]＋1/10＋2/100 ＝1.12 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第二位までを残し、小数点以下第三位以下を切り捨てたもの。
r3＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＝[1.125]＋1/10＋2/100＋5/103＝1.125 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第三位までを残し、小数点以下第四位以下を切り捨てたもの。
r4＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＋d4/104＝[1.125]＋1/10＋2/100＋5/103＋0/104＝1.1250 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第四位まで表示したもの。
r5＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＋d4/104＋d4/105＝[1.125]＋1/10＋2/100＋5/103＋0/104＋0/105＝1.12500 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第五位まで表示したもの。
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rn ＝「9/8＝1.125の小数点以下第n位まで表示したもの」
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ここで、9/8＝1.125の十進近似列 の極限とは？ 9/8の小数表示1.125にほかならない。
＝[9/8]+d1/10+d2/100+d3/103+d4/104+d5/105+…
＝1 +1/10+2/100+5/103＋0/104+0/105＋…
＝1.12500…
＝1.125
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| 9/8＝1.125の十進近似列(定義2)
cf.9/8＝1.125の十進近似列(定義1)
step1-1:d1とは？
d1を、「d1/10≦r−[r]＜(d1+1)/10」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−[r]＝9/8−[9/8]＝1.125−[1.125]＝1.125−1＝0.125だから、
「d1/10≦r−[r]＜(d1+1)/10」を満たす「0から9までの整数」d1とは、1。
つまり、d1は、9/8＝1.125の小数点以下第一位。
step1-2:r1とは？
r1＝[r]＋d1/10＝[9/8]＋1/10＝1.1 つまり、r1は、9/8＝1.125の小数点以下第一位までを残し、小数点以下第二位以下を切り捨てたもの。
step2-1:d2とは？
d2を、「d2/100≦r−r1＜(d2+1)/100」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−r1＝9/8−1.1＝1.125−1.1＝0.025だから、
「d2/100≦r−r1＜(d2+1)/100」を満たす「0から9までの整数」d2とは、2。
つまり、d2は、9/8＝1.125の小数点以下第二位。
step2-2:r2とは？
r2＝[r]＋d1/10＋d2/100＝[9/8]＋1/10＋2/100＝1.12 つまり、r2は、9/8＝1.125の小数点以下第二位までを残し、小数点以下第三位以下を切り捨てたもの。
step3-1:d3とは？
d3を、「d3/103≦r−r2＜(d3+1)/103」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−r2＝9/8−1.12＝1.125−1.12＝0.005だから、
「d3/103≦r−r2＜(d3+1)/103」を満たす「0から9までの整数」d3とは、5。
つまり、d3は、9/8＝1.125の小数点以下第三位。
step3-2:r3とは？
r3＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＝[9/8]＋1/10＋2/100＋5/103＝1.125 つまり、r3は、9/8＝1.125の小数点以下第三位までを残し、小数点以下第四位以下を切り捨てたもの。
step4-1:d4とは？
d4を、「d4/104≦r−r3＜(d4+1)/104」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−r3＝9/8−1.125＝1.125−1.125＝0だから、
「d4/104≦r−r3＜(d4+1)/104」を満たす「0から9までの整数」d4とは、0。
つまり、d4は、9/8＝1.125の小数点以下第四位。
step4-2:r4とは？
r4＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＋d4/104＝[9/8]＋1/10＋2/100＋5/103＋0/104＝1.1250 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第四位まで表示したもの。
step5-1:d5とは？
d5を、「d5/105≦r−r4＜(d5+1)/105」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−r4＝9/8−1.1250＝1.125−1.1250＝0だから、
「d5/105≦r−r4＜(d5+1)/105」を満たす「0から9までの整数」d5とは、0。
つまり、d5は、9/8＝1.125の小数点以下第五位。
step5-2:r5とは？
r5＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＋d4/104＋d5/105＝[9/8]＋1/10＋2/100＋5/103＋0/104＋0/105＝1.12500 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第五位まで表示したもの。
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step (n+1)-1:dn+1とは？
dn+1を、「dn+1/10n+1≦r−rn＜(dn+1+1)/10n+1」を満たす「0から9までの整数」に、定める。
r−rn＝9/8−1.1250…0＝1.125−1.1250…0＝0だから、
「dn+1/10n+1≦r−rn＜(dn+1+1)/10n+1」を満たす「0から9までの整数」dn+1とは、0。
つまり、dn+1は、9/8＝1.125の小数点以下第(n+1)位。
step5-2:rn+1とは？
rn+1＝[r]＋d1/10＋d2/100＋d3/103＋d4/104＋d5/105＋…＋dn+1/10n+1＝[9/8]＋1/10＋2/100＋5/103＋0/104＋0/105＋…＋0/10n+1＝1.12500…0 つまり、9/8＝1.125の小数点以下第(n+1)位まで表示したもの。
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