Solution to July 2001 Problem

On présente deux solutions; la première est basée sur la réponse de Juan Mir Pieras (Espagne). Sa solution complète est donnée sur notre page espagnole.

Ripley se trompe - il n'y a pas de nombres persistants du tout! En fait, tout entier n divise un nombre dont tous les chiffres sont des neufs et des z&eacyte;ros (de la forme 99...900...0). C'est une conséquence du fait que la fraction f = 1/n se convertit en une décimale périodique

Après la k-ième position commence la partie périodique de période p.

Pour retrouver la forme fractionnaire, on soustrait 10k f de 10k+p f pour obtenir un nombre entier

d'où Notons que 10k+p - 10k est de la forme 99...9900...00 (p neufs suivis de k zéros); avec f = 1/n, ça donne 1/n = m/(99...9900...00), ou 99...9900...00 = mn. Ainsi, n n'est pas un nombre persistant.

Remarques sur N = 526315789473684210
En fait, il est facile de vérifier directement que N n'est pas un nombre persistent; il suffit de le multiplier par 19:

19*526315789473684210 = 9999999999999999990. Mir a observé que 1/19 = 0.052631578947368421052631578947368421... les 18 chiffres de N constituent la partie périodique de 1/19: N = (1020 - 101) / (20 - 1). Si on multiplie N par un nombre qui n'est pas un multiple de 19, le résultat contient effectivement tous les chiffres de zéro à neuf; c'est peut-être ce que Ripley voulait dire. Ceci découle du fait que pour tout premier p, lorsque 1/p est de période p-1 (la plus grande période possible), alors pour tout n la partie périodique de n/p est une permutation cyclique de celle de 1/p. (Faites l'essai avec 1/71/7 = 0.1428571428571..., dont la période est 7 - 1 = 6.) Les multiples de 1/19 sont   1/19 = 0. 052631578947368421052631578947368421...
  2/19 = 0. 105263157894736842105263157894736842...
  3/19 = 0. 157894736842105263157894736842105263...
  4/19 = 0. 210526315789473684210526315789473684...
  5/19 = 0. 263157894736842105263157894736842105...
  6/19 = 0. 315789473684210526315789473684210526...
  7/19 = 0. 368421052631578947368421052631578947...
  8/19 = 0. 421052631578947368421052631578947368...
  9/19 = 0. 473684210526315789473684210526315789...
10/19 = 0. 526315789473684210526315789473684210...
11/19 = 0. 578947368421052631578947368421052631...
12/19 = 0. 631578947368421052631578947368421052...
13/19 = 0. 684210526315789473684210526315789473...
14/19 = 0. 736842105263157894736842105263157894...
15/19 = 0. 789473684210526315789473684210526315...
16/19 = 0. 842105263157894736842105263157894736...
17/19 = 0. 894736842105263157894736842105263157...
18/19 = 0. 947368421052631578947368421052631578...
19/19 = 1. 000000000000000000000000000000000000
La relation entre le multiplicande de 1/19 et le déplacement de la partie périodique est intéressante. Par exemple, le déplacement est de une position pour 2/19, mais de 13 positions pour 3/19. La page espagnole contient plus de détails. Le lecteur intéressé peut aussi consulter William Levitt, "Repeating Decimals." THE COLLEGE MATHEMATICS JOURNAL 15:4 (1984) pages 299-308.

Solution Alternative
Pour tout nombre n, considérons la suite de restes obtenus un divisant successivement par n les nombres 1, 11, 111, ... , 111...1, Puisqu'il y a seulement un nombre fini de restes possibles (de 0 à n-1), il existe deux de ces nombres R = 111...1 (r uns) et S = 111...1 (s uns), s > r, qui donnent le même reste lorsque divisé par n. Donc n est un multiple de S - R = 11...00...0 (s-r uns et r zéros) et par conséquent n n'est pas persistant.

Notes:
Mir s'est aussi posé la question de l'existence de nombre irrationnels persistants. Un nombre irrationnel x est dit persistant si pour tout entier naturel n, l'expansion décimale de nx contient tous les chiffres de zéro à neuf. (Cette définition s'adapte également aux bases autre que dix.) Une des conséquences de la théorie de la mesure est que "la pluspart" des nombres irrationnels sont persistants dans toutes les bases. Un tel nombre irrationnel persistant est construit par un processus aléatoire: chacune de ses décimales est déterminée par le lancer d'un dé a dix faces. Par contre, on ne sait toujours pas si des nombres irrationnels bien connus comme e, pi ou sont persistants.

Back to the previous problems page
 
Go to Math Central