【第2章 実数と一次不等式】第1節:数と集合② ── 無限を有限に閉じ込める!循環小数を分数に変える魔法

皆さん、こんにちは!浦元です。
前回の号外講義「式に考えさせる極意」はどうでしたか? 数学の持つ圧倒的なパワーを感じてもらえたら嬉しいです。

さて、本日のテーマは「循環小数(じゅんかんしょうすう)を分数に変形する」です。
前回、循環小数は「有理数(分数の形にできる数)」の仲間だとお話ししましたね。
今回は、無限に続く数字を、式をじっと観察することでピタッと分数に閉じ込める魔法のような戦略を伝授します!


💡 浦元流の極意:「引き算」で無限の尻尾を切り落とせ!

例えば、\(0.3333…\) という、\(3\) が永遠に続く循環小数があるとします。
この数を分数にするために、まずはこの数を \(x\) と置いてじっと観察してみましょう。

\(x = 0.3333…\)   ── ①

この式の両辺を 10倍 してみます。小数点が1つ右にずれますね。

\(10x = 3.3333…\)   ── ②

さあ、ここからが式に考えさせる最高に面白いところです!
②の式から①の式を、縦に並べて引き算してみるのです。

\(10x = 3.3333…\)

 -)   \(x = 0.3333…\)

    \(9x = 3\)

なんということでしょう!
引き算をした瞬間に、小数点以下に無限に続いていた \(.3333…\) という「無限の尻尾」がキレイに相殺されて消滅してしまいました!

あとに残ったのは、 \(9x = 3\) という超シンプルな1次方程式です。
これを解くと、次のようになります。

\(x = \frac{3}{9} = \frac{1}{3}\)   ── (答)

無限に続く小数が、わずか2行の引き算で完璧な分数に閉じ込められました。これが数学の戦略の美しさです。


🌟 もう少し複雑なパターンも「観察」で突破!

では、繰り返すリズムが2桁になったらどうすればいいでしょうか?

【例題】 \(0.161616…\)   を分数にしなさい。

【思考のプロセス(観察)】
今度は「16」という2桁のリズムで循環しています。
これを先ほどと同じように10倍すると、 \(10x = 1.61616…\) となり、引き算をしても小数点以下の位置がズレてしまって、無限の尻尾が消えてくれません。

リズムが2桁なら、小数点を2つ右にずらせばいい。つまり、 100倍 するのが最善の戦略です!


【解答】
\(x = 0.161616…\)   と置きます。
これを100倍すると、 \(100x = 16.161616…\) となります。
この2つの式を引き算しましょう!

   \(100x = 16.161616…\)
 -)     \(x =  0.161616…\)
—————————
     \(99x = 16\)

狙い通り、小数点以下が完全に消滅しましたね!
\(x = \frac{16}{99}\)   ── (答)


🌟 本日の腕試しコーナー

学んだ極意を使って、次の循環小数を分数に変身させてみてください!

【問題】 \(0.123123123…\)   を分数にしなさい。

ヒント: 今度は「123」という3桁のリズムです。何倍すれば無限の尻尾がきれいに重なるでしょうか?

✅ 解答はこちら(クリックで開きます)

3桁のリズムなので、小数点を3つ動かすために 1000倍 するのが正解です!

\(x = 0.123123123…\)   と置くと、
\(1000x = 123.123123123…\)   となります。

引き算をすると、次のようになります。
\(1000x – x = 123\)
\(999x = 123\)

両辺を999で割って、最後に3で約分して完成です!
\(x = \frac{123}{999} = \frac{41}{333}\)   ── (答)


🎯 今日のまとめ

「無限に続く複雑な数も、力任せに付き合わない。
繰り返しのリズム(桁数)をじっと観察し、10倍 , 100倍 , 1000倍を使い分けて引き算で消去する。

式自身の仕組みを使って、無限を自分の支配下に置く。この爽快感を大切にしていきましょう!

[iconbox title=”金曜日の予告” icon=”trophy”]
明日の金曜日は、今週学んだ「数の分類」と「循環小数の分数化」を頭の体操として解く、
第3回:暗算力強化クイズ(問題編)をお届けします。全問正解を目指して挑戦してください!
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