[PDF] Rationnel, nombre d’or et fractions continues Alexis NEDELEC



Previous PDF Next PDF







Les nombres irrationnels

pas un nombre rationnel, et donc est irrationnel • Supposons que la √ 2 est un nombre rationnel • Donc il existe deux entiers a et b tels que √ 2 = a b – Nous allons choisir a et b tels que la fraction a b soit irr´eductible Ceci veut dire qu’on ne peut par r´eduire davantage cette fraction En particulier, il n’est pas



Nombres entiers et rationnels - Piger-lesmaths

Dire qu’un nombre est rationnel signifie que ce nombre peut s’écrire sous la forme avec a et b nombres entiers relatifs (b ≠0) • Tout nombre entier relatif est un nombre rationnel Par exemple : -5 = • Tout nombre décimal est un nombre rationnel Par exemple : 2,15 =



Les nombres entiers et rationnels (cours)

Un nombre rationnel est le quotient d’un nombre entier relatif par un nombre entier relatifs non nul Un nombre irrationnel est un nombre qui n’est pas rationnel II Fractions : 1) Somme et différence : a) Règle n°1: si a et b sont deux nombres relatifs quelconques et si k ≠ 0, alors : a k + b k = a+b k et a k − b k = a −b k



Nombres entiers et rationnels PGCD

π et 2 sont de tels nombres Il sont dits irrationnels II Diviseurs Rappel Lorsqu'on pose la division euclidienne de deux nombres, on a : D=dq r et r d 1/ Diviseurs d'un nombre entier Définition d et n sont deux entiers naturels On dit qu'un nombre d divise un nombre n si le reste de la division euclidienne de n par d a un reste nul Exemple



3 Nombres rationnels, nombres réels

Tout nombre rationnel admet une écriture fractionnelle irréductible unique p q, avec p 2Z et q 2N⁄, telle que le seul diviseur commun à p et q soit 1 Exemple 1 3 2Q 14 ¡21 et 14 ¡21 ˘¡ 2 3 2,5 0,7 2Q car 2,5 0,7 ˘ 25 7 En particulier, tout nombre entier ou entier relatif est aussi un nombre rationnel Par exemple, 5 ˘ 5 1, donc 5 2Q



Problème 1 : nombres irrationnels - Maths-Concours

On rappelle que tout nombre rationnel non nul peut s’écrire sous la forme p q, où p et q sont des entiers relatifs premiers entre eux Un nombre réel est dit irrationnel s’il n’appartient pas à Q Dans ce problème, on se propose de démontrer l’irrationalité de quelques nombres réels Les trois parties de ce problème sont





D emonstration - CEREMADE

2) est la somme d’un rationnel et d’un irrationnel; c’est donc un nombre irrationnel d’apr es la premi ere question Ces deux nombres sont egalement positifs Pourtant, x 1 + x 2 = 10 donc x 1 + x 2 est un nombre rationnel 3 Vrai : la racine carr ee d’un nombre irrationnel positif est irrationnelle D emonstration Soit x 1 un



Les rationnels, les réels - Exo7 : Cours et exercices de

3 (****) p (LAMBERT a montré en 1761 que p est irrationnel, LEGENDRE a démontré en 1794 que p2 est irrationnel, LINDEMANN a démontré en 1882 que p est transcendant) Pour cela, supposer par l’absurde que p = p q avec p et q entiers naturels non nuls et premiers entre eux Considérer alors I n = R p=q 0 x n( qx) n sinx dx, n2N et

[PDF] définition nombre irrationnel

[PDF] redaction fantastique

[PDF] nombres rationnels exercices 5eme

[PDF] nombre décimal illimité périodique definition

[PDF] representation des nombres reels binaire

[PDF] codage en virgule flottant pdf

[PDF] représentation des nombres informatique

[PDF] représentation des nombres maternelle

[PDF] mantisse exposant binaire

[PDF] exposant biaisé

[PDF] profondeur de la nappe albienne algerie

[PDF] nappe de l'albien algérie

[PDF] ressources en eau en algerie

[PDF] l'eau en algérie pdf

[PDF] problématique de l'eau en algérie

ENIB 08/09 Informatique S2

Constructions Geometriques

Rationnel, nombre d'or et fractions continues

Alexis NEDELEC

LISYC EA 3883 UBO-ENIB-ENSIETA

Centre Europeen de Realite Virtuelle

Ecole Nationale d'Ingenieurs de Brest

enib c

2009nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20091 / 52

Objectifs

Objectifs du cours

Construction de package python

tests unitaires de fonctions notion de packages, modules programmes de tests des fonctions de modules installation, distribution (setup.py, MANIFEST)Projet d'etude : rationnels et irrationnels denition des rationnels representations geometriques arbre de construction des rationnels fractions continues et irrationnels construction geometrique du nombre d'or nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20092 / 52

ObjectifsEnvironnement de travail

Construction de packages

Arborescence de repertoires

{logname@hostname} tree nombres nombres |-- MANIFEST |-- README.txt |-- doc |-- setup.py |-- src | `-- rationnel | |-- __init__.py | |-- figures.py | |-- geometrie.py | |-- nombre.py | `-- utils.py nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20093 / 52

ObjectifsEnvironnement de travail

Programmes de test

Arborescence de repertoires

`-- test |-- calkinWilf.py |-- constructionOr.py |-- euclide.py |-- ford.py |-- geometrie.py `-- spiraleOr.py {logname@hostname} nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20094 / 52

Nombres rationnels

Projet d'etude : les rationnels

Nombre rationnel : Denition

Quotient de 2 entiers relatifs

Q=fmn j(m;n)2ZN f0gg

Z: ensemble des entiers

N: ensemble des entiers naturelsRemarques

plusieurs representations : 12 ;24 ;36 forme privilegiee : (m;n) : nombres premiers entre euxfraction : nombre rationnel non-entier fraction irreductible : (m;n) premiers entre euxirrationnel : nombre reel qui n'est pas un rationnel nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20095 / 52

Nombres rationnelsDenition

Nombre rationnel : denition

Arithmetique des rationnels

Egalite :

ab =cd ()a:d=b:c

Addition :

ab +cd =a:d+b:cb:d

Multiplication :ab

:cd =a:cb:d

Oppose,inverse :

(ab ) =ab =ab;(ab )1=ba (a6= 0)nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20096 / 52

Nombres rationnelsDenition

Nombre rationnel : construction

Suites de Farey (1766-1826)

\Si, apres avoir range dans leur ordre de grandeur les fractions irreductibles ... on en prend trois de suite ... en additionant les numerateurs et denominateurs de la premiere et de la troiseme on obtient une fraction non-necessairement irreductible, egale a la fraction intermediaire (fraction mediane)"Suites de Farey : Exemples F

1=f0;1g; F2=f0;12

;1g; F3=f0;13 ;12 ;23 ;1g F

4=f0;14

;13 ;12 ;23 ;34 ;1g; F5=f0;15 ;14 ;13 ;25 ;12 ;35 ;23 ;34 ;45 ;1gnedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20097 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Suites de Farey

Proprietes

Si ab etcd sont deux fractions consecutives deFnalors : b:ca:d= 1 Si ab ;cd ;ef sont trois fractions successives deFnalors : cd =a+eb+f=ab ef Recurrence :Fn+1a partir deFnpour 2 fractions consecutives ab etcd

deFninserer la fraction mediane irreductible si (b+d)n+ 1nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20098 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Suites de Farey : Recurrence

Recurrence :Fn+1a partir deFnF

6=f0;16

;15 ;14 ;13 ;25 ;12 ;35 ;23 ;34 ;45 ;56 ;1g

On obtientF7en inserant :

F

7=f0;17

;16 ;15 ;14 ;27 ;13 ;25 ;37 ;12 ;47 ;35 ;23 ;57 ;34 ;45 ;56 ;67 ;1gnedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

20099 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Suites de Farey : implementation

Module :rationnel.nombredef farey(n) :

suite de Farey d'ordre (n) -> list (Fn) >>> farey(1) [(0, 1), (1, 1)] >>> farey(3) [(0, 1), (1, 3), (1, 2), (2, 3), (1, 1)] assert type(n) is int and n > 0

Fn = [(0,1),(1,1)]

nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200910 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Suites de Farey : implementation

Module :rationnel.nombreif n > 1 :

i=0 while Fn[i][0]!=1 or Fn[i][1]!=1: if Fn[i][1]+Fn[i+1][1] <= n :

Fn.insert(i+1,\

(Fn[i][0]+Fn[i+1][0],\

Fn[i][1]+Fn[i+1][1]))

else : i=i+1 return Fn nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200911 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Suites de Farey : representation

Cercles de Ford (1886-1975)

Representation geometrique associe a la fraction irreductible pq cercle de centre ( pq ;12q2)de rayon

12q2nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200912 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Cercle de Ford : implementation

Module :rationnel.figuresdef fordCircle(rational,scale=500.0, x=0, y=0) : representation de (rational) par un cercle de Ford assert type(rational) is tuple assert len(rational) == 2 assert type(scale) is float a=(scale*rational[0])/rational[1] b=scale/(2*rational[1]**2) up() goto(x+int(a),y) down() circle(b) nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200913 / 52

Nombres rationnelsSuites de Farey

Cercle de Ford : Programme de test

Repertoire de test :ford.pyimport sys

sys.path.append("../src") from rationnel.nombre import farey from rationnel.figures import fordCircle for rational in farey(5) : fordCircle(rational) nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200914 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Nombre rationnel : construction

Arbre de Stern-Brocot

Moritz Stern (1807-1894) en 1858 :

Uber eine

zahlentheoretische Funktion. Crelle's Journal 55 :193-220Achille Brocot (1817-1878) en 1861 :Calcul des rouages par

approximation, nouvelle methode.

Revue Chronometrique 3 :186-194Denition

construction de l'ensemble des rationnelsQ.on part du couple de fractions irreductibles (0/1, 1/0) on insere entre ( pq ;p0q

0) la fraction mediante (p+p0q+q0)nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200915 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Stern-Brocot

Remarques

extr^eme-gauche se trouvent les fractions unitaires extr^eme-droite, les nombres entiers sous forme rationnelle nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200916 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Calkin-Wilf

Variation autour de l'arbre de Stern-Brocot

on part d'un rationnel (a/b) on genere deux enfants : gauche ( aa+b), droite (a+bb )l'arbre contient tous les rationels positifs une seule fois sur chaque niveau : le denominateur du rationel gauche coincide avec le numerateur de son voisinm^eme remarque en developpant ligne a ligne nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200917 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Stern-Brocot

Trouver le rationnel positif correspondant a un nombre soitxce nombre,l=01 ; r=10 (r:1)silxralors trois cas possibles :lx < lrx=lrlr < xrAlgorithme initialisation :x;l=01 ; r=10 traitements premier cas :r (lr)deuxieme cas : on a trouve le rationnel correspondant

troisieme cas :l (lr)arr^et : sixnon-rationnel, denir un seuil de precisionnedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200918 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Stern-Brocot

Representation matricielle

Un rationnel (p/q) peut s'exprimer par un mot constitue d'une succession de (L;R) representant les matrices : L=1 0 1 1 R=1 1 0 1 denissant le chemin de la racine jusqu'au noeud representant le rationnel de l'arbre de Stern-Brocot.Exemple : (5/7) LRRL 1 1 =1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 0 1 1 1 1 =5 7 nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200919 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Stern-Brocot

Module :rationnel.nombrefrom math import sqrt

from numpy import matrix def code2rational(mot) : conversion,codage LR,de (mot) -> nuplet (rational) >>> code2rational('LLRR') (3, 7) >>> code2rational('RLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRLRL') (121393, 75025) assert codeLR(mot) active = matrix('[1,0;0,1]') vector = matrix([[1],[1]]) nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200920 / 52

Nombres rationnelsArbre de Stern-Brocot

Arbre de Stern-Brocot

Module :rationnel.nombreL = matrix('[1,0;1,1]')

R = matrix('[1,1;0,1]')

for c in mot : if c == 'L' : active = active*L elif c =='R' : active = active*R result = active*vector rational = (int(result[0][0]),int(result[1][0])) return rational print 1.*r[0]/r[1] # 1.61803398867 print (1 + sqrt(5))/2 # 1.61803398875 nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200921 / 52

Nombre d'OrDenition

Nombre d'or :'=1+p5

2 = 1:61803398875:::Denition Euclidienne \Une droite est dite coupee en extr^eme et moyenne raison lorsque la droite entiere est au plus grand segment comme le plus grand segment est au plus petit."a b =a+ba

Le rapport

ab est alors egal au nombre d'or ('=ab )nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200922 / 52

Nombre d'OrDenition

Nombre d'or :'=1+p5

2 = 1:61803398875:::Test de proportion d'or

Spirale d'Or

nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200923 / 52

Nombre d'OrConstruction

Construction du nombre d'Or

A la regle et au compas

tracer un segment de longueur unite. tracer un segment de longueur 1/2, perpendiculaire au precedenttracer un cercle de centre C' (extremite du segment precedent) et de rayon 1/2tracer le segment passant par les points (C,C') intersectant le cercle de centre (C') en dehors de (CC') nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200924 / 52

Nombre d'OrConstruction

A la regle et au compas

Calculs a eectuer

Etant donne deux points(p1,p2)du plantrouver la direction d'un vecteur perpendiculaire : direct=perpendiculaire(p1,p2)calculer le centre C' (center) du cercle : rayon = distance(p1,p2)/2.0 center = scale(rayon/norme(direct),direct) center = somme(center,p2) nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200925 / 52

Nombre d'OrConstruction

A la regle et au compas

Calculs a eectuer

trouver les coecients de la droite (p1,center) : da,db = coeffsDroite(p1,center)calculer l'intersection droite (p1,center) avec le cercle de centre (C') et de rayon (distance(p1,p2)/2.0) a,b,c= coeffsDroiteCercle(da,db,center,rayon) rac = racines(a,b,c) pi1,pi2 = pointsIntersection(da,db,rac)recuperer le point d'intersection exterieur au segment (CC') nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200926 / 52

Nombre d'OrConstruction

Coecients de droite :y=a:x+bModule :rationnel.geometriefrom linearSystems.directMethods.gauss import solve

def coeffsDroite(p1,p2) : resoudre le systeme : a*x1 + b*1 = y1 a*x2 + b*1 = y2 (p1,p2) -> list : (a,b) coefficients de la droite >>> coeffsDroite([-100,-100],[100,100]) [1.0, 0.0] >>> coeffsDroite([-100,100],[100,-100]) [-1.0, 0.0] >>> coeffsDroite([0,0],[100,0]) [0.0, 0.0] nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200927 / 52

Nombre d'OrConstruction

Coecients de droite :y=a:x+bModule :rationnel.geometrie>>> coeffsDroite([0,0],[0,100]) assert type(p1) is list and len(p1) > 1 assert type(p2) is list and len(p2) > 1

A = [[p1[0],1], [p2[0],1]]

b=[p1[1],p2[1]] return solve(A,b) nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200928 / 52

Nombre d'OrConstruction

Intersection droite/cercle

Module :rationnel.geometriedef coeffsDroiteCercle(da,db,center,rayon=1.0) : droite : Y=da*X+db, cercle : X**2+Y**2 = rayon**2 intersection : (X-Xc)**2+((da*X+db-Yc)**2 = rayon**2 trinome : (1+da**2)*X**2-2*(Xc+da*(Yc-db))*X +Xc**2+ (db-Yc)**2-r**2 = 0 -> tuple : (a,b,c) coefficients du trinome nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibc

200929 / 52

Nombre d'OrConstruction

Intersection droite/cercle

Module :rationnel.geometrieassert type(da) is int or type(da) is float assert type(db) is int or type(db) is float assert type(rayon) is int or type(rayon) is float assert type(center) is list and len(center) > 1 a = 1+da**2 b = -2*(center[0]+ da*(center[1]-db)) c = center[0]**2 + (db-center[1])**2 -rayon**2 return a,b,c nedelec@enib.fr(ENIB-CERV)Constructions Geometriquesenibcquotesdbs_dbs8.pdfusesText_14