소수 (기수법) 편집하기


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{{다른 뜻|3=1과 자신만을 약수로 갖는 수(素數)|1=소수 (수론)}}
{{학술}}
Decimal<ref>Decimal에는 ‘십진법의’라는 뜻도 있어서, 필요한 경우(그런 뜻으로 쓰인 경우) ‘십진소수’라고 번역할 수 있어 보인다.</ref>, 小數.
Decimal<ref>Decimal에는 ‘십진법의’라는 뜻도 있어서, 필요한 경우(그런 뜻으로 쓰인 경우) ‘십진소수’라고 번역할 수 있어 보인다.</ref>, 小數.


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== 종류 ==
== 종류 ==
{| class="wikitable" style="margin: auto; text-align: center;"
|-
| colspan="6" | <big><big>실수(實數)</big></big>
|-
! rowspan="4" style="color: black; background: #FF0000;" | 정수(整數)
| colspan="5" style="color: black; background: #00FFFF;" | 소수(小數)
|-
| rowspan="3" style="color: yellow; background: #005500;" | 유한소수<br />(有限小數)
| colspan="4" style="color: white; background: #00AAFF;" | 무한소수(無限小數)
|-
| colspan="2" style="color: yellow; background: #00AA00;" | 순환 무한소수(유리수, 有理數)
| colspan="2" style="color: white; background: #0000FF;" | 비순환 무한소수(무리수, 無理數)
|-
| style="color: yellow; background: #005500;" | 혼순환 무한소수<br />(混循環 無限小數)
| style="color: yellow; background: #005500;" | 순순환 무한소수<br />(純循環 無限小數)
| style="color: white; background: #000080;" | 대수적 비순환 무한소수<br />(代數的 非循環 無限小數)
| style="color: white; background: #00007E;" | 초월적 비순환 무한소수<br />(超越的 非循環 無限小數)
|}
=== 유한소수와 무한소수 ===
=== 유한소수와 무한소수 ===
'''유한소수(有限小數, finite decimal, terminating decimal)'''는 소수점 아래 0이 아닌 숫자가 유한하게 나타나는 소수이다.<ref>2009년 개정 교육과정 수학 3–1 교사용 지도서, 370쪽.</ref>
'''유한소수(有限小數, finite decimal, terminating decimal)'''는 소수점 아래 0이 아닌 숫자가 유한하게 나타나는 소수이다.<ref>2009년 개정 교육과정 수학 3–1 교사용 지도서, 370쪽.</ref>
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== 순환소수를 분수로 나타내는 방법 ==
== 순환소수를 분수로 나타내는 방법 ==
순환소수를 분수로 나타내기 위해서는 먼저 그 값을 알아야 한다. 즉 [[무한급수]]의 합을 구해야 하는데, 사실 이 과정에서 분수로 구해지므로 별도로 ‘분수로 나타내는 방법’을 알 필요는 전혀 없다. 즉 예를 들어 순환소수 <math>1.\overline{23}</math>은 사실 <math>1+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{23}{100^n}</math>이고, 무한등비급수의 합을 이용하면 <math>1+\tfrac{23/100}{1-1/100}=1+\tfrac{23}{99}=\tfrac{122}{99}</math>를 얻는다.
순환소수를 분수로 나타내기 위해서는 먼저 그 값을 알아야 한다. 즉 [[급수 (수학)|무한급수]]의 합을 구해야 하는데, 사실 이 과정에서 분수로 구해지므로 별도로 ‘분수로 나타내는 방법’을 알 필요는 전혀 없다. 즉 예를 들어 순환소수 <math>1.\overline{23}</math>은 사실 <math>1+\sum_{n=1}^{\infty}\frac{23}{100^n}</math>이고, 무한등비급수의 합을 이용하면 <math>1+\tfrac{23/100}{1-1/100}=1+\tfrac{23}{99}=\tfrac{122}{99}</math>를 얻는다.


중학교에서는 무한급수를 아직 모르므로 다음과 같은 약간의 편법<ref>이게 ‘편법’인 이유는, 이 급수가 수렴하지 않는 경우에는 이 논증은 아무 의미가 없게 되어 버리기 때문이다. 즉 이 논증은 급수가 수렴하는 경우에만 맞고, 수렴하는지를 모르면 함부로 이렇게 할 수 없다.</ref>을 동원한다.
중학교에서는 무한급수를 아직 모르므로 다음과 같은 약간의 편법<ref>이게 ‘편법’인 이유는, 이 급수가 수렴하지 않는 경우에는 이 논증은 아무 의미가 없게 되어 버리기 때문이다. 즉 이 논증은 급수가 수렴하는 경우에만 맞고, 수렴하는지를 모르면 함부로 이렇게 할 수 없다.</ref>을 동원한다.
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x = & \!\!\!\!1.2323\cdots \\
x = & \!\!\!\!1.2323\cdots \\
100x = & \!\!\!\!123.2323\cdots
100x = & \!\!\!\!123.2323\cdots
\end{array}</math>.<br />두 식을 빼면, <math>99x=122,\,x=\tfrac{122}{99}</math>
\end{array}</math>.<br/>두 식을 빼면, <math>99x=122,\,x=\tfrac{122}{99}</math>


아예 이런 계산 자체가 들어가지 않는 편법도 존재한다.
아예 이런 계산 자체가 들어가지 않는 편법도 존재한다.
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또, 3진법의 소수 0.1<sub>(3)</sub>은 10진법으로는 <math>0.1_{\left(3\right)}=0+\tfrac{1}{3}=0.333\cdots</math>와 같이 무한소수가 된다. 반대로 10진법의 소수 0.1은 3진법으로는 <math>0.\overline{0022}</math>가 된다. 즉 같은 유리수라도 진법에 따라 유한소수가 되기도 하고 순환소수가 되기도 한다. 정확히 말하면, 어떤 소수를 10진법 [[기약분수]]로 나타냈을 때, 분모의 모든 소인수가 기수(base, 그러니까 ''n''진법의 경우는 ''n'')를 나눈다면 유한소수이고, 그렇지 않다면 순환소수이다. 증명은 [[분수 (수학)]]을 참조하자.
또, 3진법의 소수 0.1<sub>(3)</sub>은 10진법으로는 <math>0.1_{\left(3\right)}=0+\tfrac{1}{3}=0.333\cdots</math>와 같이 무한소수가 된다. 반대로 10진법의 소수 0.1은 3진법으로는 <math>0.\overline{0022}</math>가 된다. 즉 같은 유리수라도 진법에 따라 유한소수가 되기도 하고 순환소수가 되기도 한다. 정확히 말하면, 어떤 소수를 10진법 [[기약분수]]로 나타냈을 때, 분모의 모든 소인수가 기수(base, 그러니까 ''n''진법의 경우는 ''n'')를 나눈다면 유한소수이고, 그렇지 않다면 순환소수이다. 증명은 [[분수 (수학)]]을 참조하자.
== 소수 표기의 [[존재성과 유일성]] ==
[[분수 (수학)|분수]] 1/2를 10진법 소수로 바꾸면 0.5가 되며, 특수한 경우<ref>0.499...</ref>를 제외하면 유일한 표현이라는 사실은 누구나 다 직관적으로 알고 있다. 이러한 소수 표기의 존재성은 유한소수일 때는 소수 표기 자체의 정의에 의해서 보장되지만,<ref>분자를 분모로 나누는 유한한 과정.</ref> 유일성은 당연한 사실이 아니다. 게다가 무한소수로 넘어간다면, 그 "무한한 소수 표기"의 존재성 자체를 직관적으로 알기가 힘들어 지게 된다. 그렇기 때문에 소수 표기, 특히 무한소수의 표기에 대한 좀 더 엄밀하고 직관적인 정의가 필요하게 되며, 이를 해결하기 위해 [[분수 (수학)|분수]]의 성질을 이용할 수 있다.
[[분수 (수학)|분수]] 항목에 나와있듯이, 0에서 1사이의 실수는 분모가 <math>b</math>의 거듭제곱인 분수의 합으로 유일하게 나타낼 수 있음이 밝혀져 있다. 이 때, 주어진 실수의 <math>b</math>진법 소수 표현을 분자의 연속적인 나열로 정의한다면<ref>정수는 그대로 놔두고, 소수점 <math>n</math>자리는 분모가 <math>b^n</math>인 분수의 분자.</ref> 유한소수와 무한소수, 두 경우에 관계없이 소수 표현이 명확하게 정의된다. 더욱이, 해당 항목의 증명을 보면 알겠지만, 이 정의는 분자를 구하는 방법까지 제시하기에 단순한 추상적 개념뿐만 아니라 임의의 [[기수법]]의 소수 표현의 구체적인 [[알고리즘]]도 같이 제시함을 알 수 있다. 이제 문제가 되는 것은 유일성인데, 분수의 합이 '''유일하게''' 나타낼 수 있다는 사실에서 소수 표현의 유일성도 같이 증명이 된다.


== 0.999...=1 ==
== 0.999...=1 ==
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{{각주}}
{{각주}}
{{수}}
[[분류:산술]]
[[분류:산술]]
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