二进制小数

二进制小数

我们曾经学了二进制以及八，十六及各种进制的整数，以及它们的加减乘除四则运算．大家必然会提问：与十进制分数、小数类似的二进制分数、小数，如何推广过来？

一个二进制小数，不妨先讲纯小数：0＜n＜1，

n＝，每个bi或为0，或为1．．

二进制小数的运算也和十进制小数运算相类似，差别在于这里是逢二进一，退一还二．十进制小数化为二进制小数，主要通过分数作中间媒介．

例将10化为二进制小数．k表示k进位数）．

这表示十进制有限小数可能化成二进制循环小数．

本节重点讲二进制循环小数如何化为二进制分数．回忆十进制循环小数化分数，一是要学习推理中的思想方法，二是最好归纳成一个易用易记的公式．

十进制循环小数化分数一般公式：

这些公式的推导过程如下，请体会思想方法．

齐，消去了让人害怕的无限长的小数）：

至于混循环，只要借用已证得的公式①，因为

其实公式②中，当s＝0时，就是公式①，复杂的公式②是借用简单情况下的公式①推来．推出后①包含在②之中．

对于二进制循环小数化二进制分数，也可同样推导．

至于二进制混循环小数：也记这小数的整体为S．

从推导和记忆规则看，公式和与十进制公式①和②相仿．那么读者一定会归纳出任意进制的循环小数化分数的公式．

解：用公式

例3 化2为二进制分数．

解：由公式

直接检验

现在再看推导公式的方法，关键是把循环小数的值设为S，好比列方程设未知数，而10kS－S恰好消去了烫手的无限长的小数部分，推出方

这样的思想，在研究等比数列时也用到了．以前讲过有限项数列：a1，a2，a3，，ai，，an．所谓等比数列，即它每一项都是前一项乘上一公共值q，也即：

a1，a2＝a1q，a3＝a2q，，ai＝ai－1q，，an＝an－1q，

或

a1，a2＝a1q，a3＝a1q2，，ai＝a1qi－1，，an＝a1qn－1．

现在要求出a1＋a2＋a3＋＋ai＋＋an．

思想方法：第一步：

设S＝a1＋a2＋＋an＝a1＋a1q＋a1q2＋＋a1qn－1．

上式两边乘上q，作为第二步：

qS＝a1q＋a1q2＋＋a1qn－1＋a1qn．

当q＜1时，用上式两边减下式两边，得到

S－qS＝a1－a1qn，

公式称为公比小于1的等比级数前n项求和公式．它叙述为：前n项和等于首项与首项乘公比的n次幂的差除以1与公比之差．

例4

最后以一个很精彩的例来结束本节

例5 x0是任意取定的数，满足0x0＜1，对于所有的自然数n，xn由下述递推的关系式确定：

求使得x0＝x5的x0的个数．

分析所谓递推关系式，就是一旦给定了一个初始值x0，例如取x0＝

总之，后项取决于前项的2倍值，当前项2倍值大于1时，就取该值；不小于1时就取它与1的差值．）

如果我们设x0是一个二进制小数，即设x0＝2，那么

2x0＝22＝2，

即2x0。只是把x0的二进制表示中的小数点向右移一位．因此2x01相当于d1＝0，2x01相当于d1＝1；那么按递推关系式的规定，x1变得特别简明：

x1＝2．

因为如果d1＝0，即2x0＜1，则x1＝2x0＝2；如果d1＝1，即2x01，则x1＝2x0－1＝2－1＝2，同样的规律，在由xi求xi＋1时也成立，i＝1，2，，即

x2＝2；x3＝2；

x4＝2；x5＝2；

按条件应有x0＝x5，即：

2＝2，

这相当于x0是循环节为5的二进制纯循环小数，即

由于每一个di的值，只有0，1两种可能，所以：

x0有25＝32个可能值，它们依小到大排成：

但别忘了题设限定0x0＜a，x0小于1，而由公式知循环小数