Qual è il massimo numero di cifre possibili del periodo di un numero periodico?

Il periodo dei numeri
razionali non è limitato superiormente, questo fatto si dimostra osservando
che 1/9 = 0.1111 …. , 1/99 = 0.010101…, 1/999 = 0.001001…
eccetera.

Nel seguito, per comodità,
la parte periodica del espansione decimale di un numero viene indicata
mediante sottolineatura quindi, 0.025 = 0.0252525 …. .

Definizione

Sia q un numero
razionale tale che q=n/m, per m non nullo. Il numero q
è detto periodico se le cifre dopo la virgola mostrano una
ripetizione con intervallo di ripetizione fissato, detto periodo.

Esempi di numeri periodici
sono 1/6=0.16, 1/7=0.142857, 1/99 = 0.01.

Proprietà

Le proprietà attinenti
alla struttura della parte periodica dei numeri razionali sono molteplici
e coinvolgono la Teoria dei Gruppi, i numeri primi ed il lavoro di Fermat
(matematico e magistrato francese 1601-65, fondatore della Teoria dei
Numeri e della Probabilità), in particolare il suo “Piccolo Teorema”.
La selezione di proprietà esposte nel seguito consente di esaminare gli
aspetti interessanti ed accessibili del problema.

  1. Un numero periodico
    può mostrare una sequenza aperiodica di cifre subito dopo il punto decimale,
    come ad esempio 1/24 = 0.416.
  2. Il numero q
    = 1/(10
    r-1) ha periodo r e vale
    q=0.0…1 ove la parte periodica è, appunto, lunga
    r cifre.
  3. Il massimo periodo
    di un numero q=n/m dipende unicamente dal denominatore m.
  4. Se q=n/m è
    periodico, non ha parte aperiodica dopo la virgola se e solo se m
    è un divisore di 10r-1 per qualche r.
    Ad esempio 1/7=0.142857=142857/999999; infatti 7
    è divisore di 999999 e, ovviamente, 999999/7=142857.
  5. Non esiste alcun
    limite superiore alla lunghezza del periodo.

Le proprietà 1 e 2
introducono due aspetti strutturali dei numeri periodici decisamente interessanti.
In particolare, la proprietà 2 fornisce un metodo per costruire una base
per i numeri periodici senza parte aperiodica dopo il punto decimale.
Ciò significa che 1/999 è la base per costruire i numeri periodici
con periodo 3. La proprietà 2, unita alla 3, consente di scrivere
numeri a periodo e parte periodica arbitraria. Ad esempio è possibile
scrivere 0.367 come 367*0.001 ovvero a 367/999.
Questa considerazione dimostra la proprietà 5 e risponde automaticamente
alla domanda del lettore; infatti, non esiste alcun limite superiore ad
un numero di r cifre tutte pari a 9, ovvero 10r-1.

La proprietà 4 si
dimostra per assurdo in entrambo i versi di implicazione. Senza entrare
in dettaglio (una prova formale sarebbe tediosa), supponendo che sia falsa
si ottiene che 10r-1 ha parte aperiodica
dopo il punto decimale, il che è assurdo.