seegongsik
中学2年生 (13-14歳)

中2 有理数と循環小数 わかりやすく

Rational Numbers & Repeating Decimals

1を4でわると0.25でぴったり終わりますが、1を3でわると0.333…と3が限りなく続き、1を7でわると142857の6けたがひとかたまりでくり返されます。 分数には有限小数になるものと循環小数になるものがあり、その分かれ目は、既約分数の分母を素因数分解したとき2と5しか残らないかどうかです。 反対に循環小数は、10の累乗をかけた式からもとの式をひくと、限りなく続くしっぽがまるごと消えて分数にもどります。 つまり有限小数も循環小数も、分数すなわち有理数を小数で書いた姿です。

わると、どんな小数になるか

電卓でわり算をすると、画面がいっぱいになったところで数字が切れるので、その小数が本当に終わるのかくり返すのかは画面だけではわからない。この単元は、その判断をけた数を数える作業から分母を調べる作業に変える。小数を1けた求めるたびに10をかけるが、10 = 2 × 5 なので、分母に2と5以外の素因数が残っていれば余りはいつまでも0にならない。この理由がわかれば、1/40が有限小数で1/12が循環小数であることを、わり算をしなくても言えます。

最初の図の数直線には、0から1までをn等分した目もりと1/nの位置がかかれ、その下に1 ÷ nを筆算で計算した小数が並ぶ。循環小数なら、くり返す部分の上に線を引いてその長さを書き、有限小数なら小数第何位で終わるかを書く。いちばん下の2行は分母nの素因数分解と判定なので、nを6から8に変えると素因数3が消えて循環小数が有限小数に変わる瞬間が見える。2つ目の図は、10xからxをひく筆算と、その結果の分数の分だけぬった円を並べている。

3
👀 余りが教えてくれること
①1 ÷ 3を筆算でするといつも余りが1なので、商に3が限りなく続く。
②1 ÷ 7は余りが1, 3, 2, 6, 4, 5とめぐったあと再び1にもどるので、142857の6けたがくり返される。
③余りはわる数より小さい数にしかならないので、0にならなければいつか同じ余りが再び現れ、そこから商がくり返される。

有限小数と循環小数

🔑 有限小数になる条件
①既約分数の分母を素因数分解して2と5しかなければ有限小数である。
②2と5以外の素因数が1つでもあれば循環小数である。
③1/8 = 1/2³ は有限小数(0.125)で、1/6 = 1/(2 × 3) は素因数3があるので循環小数(0.1666…)である。
有限小数の見分け方
既約分数の分母が 2a × 5b の形のときだけ有限小数
必ず先に約分してから分母を素因数分解する。

循環小数を分数になおす

小数点以下が長く続くとすべて循環小数だと思いがちだが、循環小数は同じ部分が限りなくくり返される小数だけをさす。円周率のように、くり返さずに限りなく続く小数は分数で表せない無理数で、中学3年で学ぶ。また、有限小数かどうかの判定は、必ず既約分数になおしてから行う。3/30は分母に3があるので循環小数に見えるが、約分すると1/10 = 0.1です。

1
1けたがくり返す循環小数を分数に
0.a̅ = a9
くり返す部分が1けたなら分母は9である。
2けたがくり返す循環小数を分数に
0.a̅b̅ = ab99
くり返す部分が2けたなら100x − xを計算するので分母は99である。

くり返さないけたが前にあるとき

前の部分がくり返さない循環小数
0.ab̅ = ab - a90
くり返しが始まる位置と、ひとかたまり後ろの位置まで小数点を動かした2つの式をつくってひく。
📝 0.1666…を分数に
①x = 0.1666… とおく。
②10x = 1.666…、100x = 16.666… とすると、2つの式の小数点以下がまったく同じになる。
③100x − 10x = 15 なので 90x = 15、x = 15/90 = 1/6 である。

例題で確かめる

例題 1
分数 3/40 が有限小数か循環小数か判別せよ。
1
既約分数の分母を素因数分解する。
40 = 2³ × 5
2
分母の素因数が 2 と 5 だけなら有限小数。
素因数 2, 5 のみ ⇒ 有限小数 (3/40 = 0.075)
▸ 有限小数 (0.075)
既約分数の分母が 2 と 5 だけなら有限小数になる。
例題 2
循環小数 0.444… を既約分数で表せ。
1
x = 0.444… とおき、10 倍した式を作る。
x = 0.444…, 10x = 4.444…
2
2 式を引くと 9x = 4。
10x − x = 9x = 4 ⇒ x = 4/9
▸ 4/9
循環小数は 10ⁿ を掛けて引くと循環節が消える。

試験のポイント

循環小数を分数になおすきまり
くり返す部分が n けた → 分母に9を n 個
小数点以下でくり返さないけたが k 個あれば、9の後ろに0を k 個つける。
中2 校内試験 類型
分数 a/30 が有限小数になる最小の自然数 a の値は?
①1
②2
③3
④5
⑤6
▸ ③ 3
1
30 = 2 × 3 × 5 なので、有限小数には素因数 3 が約分される必要がある。
30 = 2 × 3 × 5
2
a は 3 の倍数でなければならず、最小は 3。
a = 3 (3/30 = 1/10 = 0.1)
🎯 試験のポイント
①有限小数の判定は、既約分数になおしてから分母の素因数が2と5だけかを見る。
②循環小数は、くり返す部分の最初と最後の数字の上に点をつけるか、部分全体の上に線を引いて表す。この図では線を使う。
③循環小数を分数になおすときは、10ⁿをかけた式からもとの式をひく。
④すべての有理数は有限小数か循環小数で表せ、その逆も成り立つ。
⑤くり返さない無限小数は無理数である(中学3年)。

最終更新

このページがお役に立ったなら支援する