分数转小数计算器
结果
小数写法
- 最简分数
- 3/8
- 循环节位数(0 表示除得尽)
- 0
分数转小数计算器用分子除以分母,报出三样东西:商用小数表示、这个分数约到最简之后的样子,以及小数展开里循环节的长度。八分之三是 0.375,它的小数除得尽,所以循环节位数是 0。三分之一在面板上是 0.333333,它的小数不结束,所以循环节位数是 1——有一个数字永远重复。第三个读数就是这一页与一次普通除法的区别所在。每个分数都有一个小数展开,而这个展开只有两种:若干位之后停下来,或者永远进行下去、其中一段数字反复出现。没有第三种可能,而拿到的是哪一种,完全由分母决定,除法还没开始就定了。先把分数约到最简——这一页替你做了,所以四分之二会报成二分之一——再看约分后的分母由什么质因数构成。如果它只含 2 与 5,小数就除得尽,位数等于 2 与 5 里较多的那一种的个数。如果分母含别的质因数,小数就循环,而且是永远循环。循环节长度随后只是那个分母自己的性质,这也是它值得印出来的原因:七分之一每六位循环一次,九十七分之一每九十六位,而七分之二十二——一个相当好的圆周率近似——也是每六位循环一次,因为底下那个分母是七。把三个输出倒过来读一遍也值得做。最简分数告诉你小数会不会停下来;小数告诉你它前六位是什么;循环节位数告诉你还有多少你没看见。当第三个输出是 0 时,那六位就是全部,什么都没丢。当它不是 0 时,那六位只是一个没有尽头的小数展开被四舍五入之后的样子——三分之一显示成 0.333333,它不是三分之一,而是三分之一在第六位四舍五入的结果,相差 0.000000333,而这笔差不会消失。有两类输入会被拒绝。分母为 0 没有答案;分子不是整数会被拒绝而不是被换算,因为带分数必须先化成假分数才能拿去做除法。
分母从二到十二,各自的倒数
| 分母 | 小数 | 循环节位数 |
|---|---|---|
| 2 | 0.5 | 0 |
| 3 | 0.333333 | 1 |
| 4 | 0.25 | 0 |
| 5 | 0.2 | 0 |
| 6 | 0.166667 | 1 |
| 7 | 0.142857 | 6 |
| 8 | 0.125 | 0 |
| 9 | 0.111111 | 1 |
| 10 | 0.1 | 0 |
| 11 | 0.090909 | 2 |
| 12 | 0.083333 | 1 |
十一个单位分数,最要紧的是第一列与最后一列——分母与它的循环节长度,中间那一列的小数是本来要另外去查的东西。竖着读循环节那一列,这一页的全部道理都在里面:2、4、5、8、10 是 0,因为它们只由 2 与 5 构成;3、6、9、12 是 1,因为每一个里面都藏着一个 3;11 是 2,它自己那段短短的循环;而 7 是 6,全表最长。再拿小数那一列对着非零的循环节看,事情就具体了:三分之一、六分之一、十二分之一与九分之一都显示成近似值——0.333333、0.166667、0.083333——而除得尽的那几行显示的是精确值。第七行值得再看一眼,因为 0.142857 与七分之二十二里出现的是同一段六位数字,而正是它让那个分数成为一个那么好的圆周率近似。
公式
小数 = 分子 ÷ 分母 最简分数 = 分子/分母 同除它们的最大公因数 循环节位数 = 反复出现的那段数字有几位(除得尽时为 0)
- 分子
- 分数线上面的那个数,一个整数。它可以是负数或 0;分子为 0 时小数就是 0,而分子大于分母时小数大于 1
- 分母
- 分数线下面的那个数,不超过十万的整数,且不能为 0。这一格决定小数是停下来还是循环,以及循环的话循环节有多长——这是分母自己的性质
- 小数
- 分子除以分母的商,保留六位。除得尽时这六位就是全部答案、后面补 0;循环时它们是展开在第六位四舍五入的结果,既不是截断也不是精确写法
- 最简分数
- 约到最简的分数,也是判断循环行为必须用的形式:四分之二报成二分之一,决定小数除得尽的是那个 2,不是你填的 4
- 循环节位数
- 反复出现的那段数字有几位,除得尽时为 0。三分之一是 1,七分之一是 6,九十七分之一是 96——而它只取决于约分后的分母,所以任何分母为九十七的分数循环节都是九十六位,与分子无关
三种用法,第三个输出帮到的程度依次递增。为了测量或者为了放进表格而把分数化成小数是最普通的一种:八分之三是 0.375,二分之一是 0.5,而分母小的那四个分数值得直接记住。判断一个分数能不能精确换成小数是第二种,也是最要紧的一种——当答案只能保留固定位数时:分母只由 2 与 5 构成的分数换得干干净净,含 7 或含 3 的永远换不干净,留多少位都不行。估算自己丢掉了多少精度是第三种:循环节只有一两位的分数,用六位小数表示得很好,而循环节有九十六位的不行——九十七分之一显示成 0.010309,真实展开接下来的六位数字与它完全不同,这在拿这个数去做计算之前值得知道。有两种情况不在这一页的范围内。把循环小数换回它精确的分数是反方向,是另一个问题;而一个只印到六位的小数已经把能解出它的循环结构扔掉了。带分数也不作为输入:二又四分之一要按 9/4 填,因为这次除法需要一个分子与一个分母。
算例
八分之三——除得尽的小数
- 分子除以分母:3 ÷ 8 = 0.375
- 除法正好结束,所以循环节位数是 0
- 这个分数已经是最简,所以报出来还是 3/8
默认那一组,也是好办的那一类:八只由 2 构成,所以小数除得尽,面板上的六位就是全部答案、后面补 0。循环节位数那个 0 说的就是这件事——它为 0 意味着没有舍入、也没有丢掉任何东西,所以在答案精不精确要紧的时候,它是第一个该看的读数。
三分之一——永远不结束的小数
- 做除法:1 ÷ 3 = 0.333333…
- 3 不是只由 2 与 5 构成,所以展开不结束
- 反复出现的是单个数字 3,所以循环节位数是 1
- 面板显示前六位:0.333333
循环节位数这个输出存在的理由,也是小数最不可信的那一组。0.333333 不是三分之一——它是三分之一在第六位四舍五入的结果,乘三得到 0.999999 而不是 1。循环节为 1 告诉你这个显示是一个无限展开的一个截面,而不是全部答案;同一页上循环节为 0 则告诉你相反的事。三分之一加三分之二是最经典的演示:小数给 0.999999,分数给精确的 1。
七分之二十二——长循环节与假分数
- 做除法:22 ÷ 7 = 3.142857142857…
- 7 含有 2 与 5 之外的质因数,所以小数循环
- 反复出现的一段是 142857,六位
- 面板显示 3.142857,而这个分数已经是最简
大于 1 的分数,所以小数带整数部分;分母是 7,循环节为六位——一位数分母里最长的那一个。七分之二十二就是经典的圆周率近似值,精确到两位小数,而循环节 142857 本身也很有名,它就是七分之一的循环节。循环节位数在这里做了实实在在的功:它说明这六位就是完整的循环节,而不是某个更长循环节被四舍五入之后的一小段。
四分之二报成二分之一
- 先约分:2 与 4 有公因数 2,所以这个分数是 1/2
- 对约分后的形式做除法:1 ÷ 2 = 0.5
- 2 只由 2 构成,所以循环节位数是 0
这一页先约分再除,这就是它的样子:分数输出是 1/2,不是你填的 2/4。两种写法的值完全一样,而循环行为必须从约分后的形式去读——决定小数停不停的那个分母是约分之后的那个。看过一次这个,就能解释为什么你用另一种形式填进去的分数会以另一种形式回来。
九十七分之一——比显示还长的循环节
- 做除法:1 ÷ 97 = 0.010309278350515…
- 97 是质数,既不是 2 也不是 5,所以小数循环
- 循环节有 96 位
- 面板显示前六位:0.010309
极端的那一组,也是循环节即使很大也值得印出来的理由。九十六位远远多于面板上的六位,所以看到的是第一次循环的十六分之一——一个要把小数点后拖很多位才会显出规律来的数。六位小数旁边写着循环节 96,这是一句提醒:它不是说这个小数错了,而是说这个小数是一个截面。拿它与三分之一那组比一比:循环节为 1 时,同样六位对这个数的表示就好得多。
局限
小数只显示六位,所以只有当循环节位数为 0 时它才是精确的。循环节位数大于 0 时这个数没有有限的小数形式,那六位是展开在第六位四舍五入的结果——三分之一显示成 0.333333,它不是三分之一,而三分之一加三分之二会显示成 0.999999 而不是 1。循环节长于六位意味着显示出来的只是某一轮循环的一部分。这一页先约分再做除法,所以用非最简形式填进去的分数会以约分后的样子回来:四分之二报成二分之一,一百分之八报成二分之二十五,而循环节是约分后分母的性质,也就按那个形式算。整数结果印成整数而不是除以 1 的分数,所以 5/1 回来是 5,分子为 0 回来是 0。它不收带分数:二又四分之一要填成 9/4,因为这次除法在一个分子与一个分母上进行,两格里出现非整数都会被拒绝而不是被换算。分母上限十万,这也给循环节封了顶——允许的分母能产生的最长循环节接近十万位。另外循环节报出来的是位数而不是那些数字本身:这一页告诉你九十七分之一的展开每九十六位重复一次,却不会给你看那九十六位是哪九十六位。
常见问题
- 分数怎么化成小数?
- 用分子除以分母:八分之三是 3 ÷ 8 = 0.375,二分之一是 1 ÷ 2 = 0.5。这次除法就是全部方法——唯一值得先做的是把分数约到最简,因为约分后的分母才决定小数会停下来还是永远进行下去。
- 怎么知道小数除不除得尽?
- 看约分后分母的质因数。如果它只由 2 与 5 构成,小数就除得尽:2、4、5、8、10、16、20、25、100 都是。只要含 2 与 5 之外的质因数——3、7、11——小数就永远循环,没有任何有限位数能精确写出它。循环节位数这个输出告诉你的就是这件事:0 表示除得尽,别的数就是循环节有几位。
- 为什么 1/3 显示成 0.333333?
- 因为面板只有六位小数,而三分之一没有有限的小数形式,所以第六位就是四舍五入的位置。0.333333 并不精确等于三分之一——拿它乘三得到 0.999999 而不是 1,这就是两者差别在算术上的样子。循环节位数是 1 正是这一页在提醒你:小数还在继续,显示出来的只是它的一个截面。
- 为什么 2/4 显示成 1/2?
- 因为这一页在做除法之前先约分,而约分后的形式才是它报其他读数的依据。两种写法的值一样——都是 0.5——但循环节是约分后分母的性质,所以约分必须先做:说小数除得尽的是 1/2 里的那个 2,不是你填的 4。写得比必要的更复杂的分数,回来时都会被约掉。
- 循环节是 96 是什么意思?
- 意思是这个小数的展开每九十六位重复一次——九十七分之一的那九十六位数字会永远循环下去。它衡量的不是显示出来的小数有多准:印出来的六位本身是没错的,只是它们仅仅是某一轮循环里很小的一段。它真正告诉你的是六位小数没法很好地表示这个数,因为接下来的数字不是眼前这个规律的延续,而是一个长得多的循环的开头。
- 答案可以大于 1,或者为负吗?
- 两种都很普通。分子大于分母时小数就大于 1——七分之二十二是 3.142857——而分数输出保持假分数,不会变成带分数。分子为负时小数也为负,符号留在分数的分子上:负四分之三是 −0.75,印成 −3/4。循环节位数不受这两者影响,因为它只取决于分母。
参考资料
- Repeating Decimal — a decimal expansion in which a digit or block of digits repeats forever, together with the rule that a terminating decimal is one whose reduced denominator has no prime factor other than 2 or 5(循环小数:一段数字永远重复的小数展开;除得尽的那些,其最简分母只含质因数 2 与 5) — Wolfram MathWorld
- Decimal fraction — an arithmetical fraction with an integral power of ten as its denominator(十进分数:分母为 10 的整数次幂的分数,恰好就是小数除得尽的那一类) — Encyclopedia of Mathematics, European Mathematical Society
- Fraction — numerator, denominator and the reduction of a fraction to lowest terms — Wolfram MathWorld
- 教育部关于印发义务教育课程方案和课程标准(2022 年版)的通知——该通知的附件清单第 5 项是《义务教育数学课程标准(2022 年版)》;分数与小数的互化、循环小数是义务教育阶段数学课程的内容,课标的原文与学段划分以该附件为准 — 中华人民共和国教育部