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| BRÈVES de MATHS – Page 9 Un millier de faits et chiffres  sur les nombres et les
  mathématiques 
 En principe ces pages sont très abordables sans
  connaissances particulières de maths. Elles sont proposées dans un ordre
  quelconque favorisant la découverte de sujets multiples. | 
Anglais: Facts and figures about numbers and mathematics
| 160. Identité en 1 + x + x² + … | 
 | |||
| Cas
  particulier 
 | 
 | |||
| Cas
  général 
 | 
 | |||
| Quelques
  cas particuliers | 
 
 
 | |||
| Liste
  des nombres en puissance Sauriez-vous retrouver la valeur de n et de x pour chacun? | 7, 13, 15, 21,
  31, 40, 43, 57, 63, 73, 85, 91, 111, 121, 127,
  156, 255, 259, 341, 364, 400, 511, 585, 781, 820, 1023, 1093, 1111, 1365, 1555,
  2801, 3280, 3906, 4681, 5461, 7381, 9331, 9841, 11111, 19531, 19608, 21845,
  29524, 37449, 55987, 66430, 87381, 97656, 111111, 137257, 299593, 335923,
  349525, 488281, 597871, 960800, 1111111, 2015539, 2396745, 2441406, 5380840,
  6725601, 11111111, 12093235, 19173961, 47079208, 48427561, 111111111,
  153391689, 435848050, 1111111111 … | |||
| Pour en savoir plus | >>>
  Identités remarquables >>>
  Identités spéciales | >>>
  Nombre 40 >>>
  Nombre 1 111 >>>
  Nombre 1 555 | ||
| 161.           
  Théorème
  de Bézout | 
 | ||||
| Théorème Deux
  entiers naturels a et b sont premiers entre eux
  si et seulement s’il existe deux entiers relatifs x et y tels que : ax +
  by = 1 
 Note : Z est
  l’ensemble des entiers relatifs ; deux fois Z est une convention pour
  signifier qu’il y deux nombres à trouver. | Étienne Bézout (1730-1783) a laissé son nom à un théorème connu
  avant lui de Gaspard Bachet de Mérizac (1650). Il l’a généralisé en
  l’appliquant à la divisibilité des polynômes. On
  appelle aussi cette propriété par théorème de Bachet-Bézout  | ||||
| Exemple a = 25 = 5
  x 5 et  b = 18 =
  2  x 3² Ces
  deux nombres sont premiers entre eux. L’équation de Bézout est:  25x + 8y = 1 Pour
  trouver ces nombres, on utilise l’algorithme d’Euclide  (tableau). | 
 Résultat : 
  –5a + 7b = 1 à comparer à ax + by = 1   a =
  –5  et b = 7 Selon
  le théorème de Bézout 25 et 18 sont donc premiers entre eux. | ||||
| Prolongeons
  la recherche : quelles sont toutes les solutions de l’équation
  initiale ? | 
 | ||||
| Brèves liées | >>>
  Algorithme d'Euclide – B 104 >>>
  Théorème de la divisibilité – B181 | ||||
| Pour en savoir plus | >>>
  Premiers entre eux >>>
  Théorème de Bézout | >>>
  Ensemble des entiers relatifs >>>
  Algorithme d’Euclide | |||
| 162. Galilée(Galileo Galilei) – 1564-1642 (78 ans) | 
 | |||
| Biographie Mathématicien, physicien, astronome et écrivain.
  Il avait commencé par des études de médecine. Né à Pise (Toscane – Italie) en 1564. Décès à Arcetri (quartier proche de Florence) en
  1642. Trois enfants avec sa compagne, Marina Gamba. De physicien, il deviendra astronome et fera de
  nombreuses découvertes avec sa lunette. Physicien Il commence à formaliser les lois physiques en
  utilisant les mathématiques. Il étudie notamment la chute des corps et
  détermine que: la durée de la chute est indépendante de la masse ou encore
  que la période du pendule est liée à sa longueur. Il est célèbre, lui aussi, pour avoir établi la
  loi de la relativité du mouvement. Astronome Il découvre la lunette hollandaise en 1609, alors
  considérée comme un jouet. Il l'améliore: d'un grossissement 3, il passe à
  30.  Il observe le ciel et découvre le relief de la
  Lune, les étoiles de la Voie lactée et surtout les satellites de Jupiter
  (1610). Les taches solaires montrent que le Soleil n'est
  pas parfait, ce qui déplait à l'Église. Héliocentrisme de Copernic Galilée a toujours été convaincu, surtout après
  l'observation des satellites de Jupiter, que la Terre tourne autour du
  Soleil. L'héliocentrisme est une théorie prônée par
  Copernic, qui s'oppose au géocentrisme. En 1623, Urbain VIII devient pape. Ami de
  Galilée, il l'autorise à parler de l'héliocentrisme. | Dialogue entre les deux plus grands
  systèmes du monde  Galilée imagine un dialogue entre, Simplicius, un
  défenseur des anciennes croyances et Sagredo qui soutient les idées de
  Salviati.  Ce livre indispose l'Inquisition. Galilée est
  convoqué devant le tribunal en 1633. 
  Il décide d'abjurer afin de sauver sa vie. Il est assigné à résidence.
  Occasion d'écrire un nouveau livre en 1638: Discours concernant deux sciences
  nouvelles.  Galilée est réhabilité par l'Église en 1992. Galilée à son procès 
 Tableau de J.
  Nicolas (Musée du Louvre) - Extrait Et pourtant elle tourne (E pur si
  muove) Phrase légendaire attribuée à Galilée à l'issue
  de son procès en 1633. Elle est apocryphe: il n'y a aucune preuve que Galilée
  ait tenu ces propos. Il est probable que cette phrase lui ait été
  attribuée lorsqu'il était encore en vie. | |||
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  Galilée – Biographie >>>
  Galilée – Relativité  / Principe
  d'inertie >>>
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  Jupiter | ||
| 163. Nombre 9 – NEUF | 
 | |||||
| 
 Le nombre 9 est aussi la somme des factorielles
  des trois premiers nombres: 9 = 1! + 2 ! + 3 ! = 1 + 2 + 6. Divisibilité par 9 La somme des chiffres d'un nombre (réduite au
  maximum) indique le reste de sa division par 9. Ex: 28 / 9 = 3 x
  9 + 1 et 2 + 8 = 10 puis 1 + 0 = 1 Donc, si la somme des chiffres est divisible par
  9, le nombre l'est aussi. 
 123 456 789 est divisible
  par 9 (= 9 x 13 717 421),  comme tous les
  nombre comprenant ces neuf chiffres.  Un nombre diminué de la somme de ses chiffres est
  divisible par 9. Ex: 28 – (2 + 8)
  = 18 = 2 x 9 Un nombre diminué de son retourné (le plus grand
  moins le plus petit) est divisible par 9. Ex: 987 – 789 =
  198 = 9 x 22 | Table de multiplication du 9 
 Les dizaines vont en croissant et les unités en
  décroissant, créant cette belle symétrie. Table du 9 avec les doigts Pour 8 x 9, il y a 7 doigts avant le 8 et 2
  après: on donne immédiatement: 8 x 9 = 72. Essayez avec d'autres nombres. 
 
 
 Un nombre de 1 à 8 divisé par 9 produit un nombre décimal avec ce
  nombre répété à l'infini. | |||||
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| 164. Premiers en quantité infinie | 
 | |||
| Le premier qui la prouvé C'est Euclide, vers 300 av.
  J.-C., qui démontre qu'il existe une quantité infinie de nombres premiers. Sa
  démonstration est originale. Son astuce: créer le nombre: N = 2x3x5x7x11
  ….x P + 1 Ajouter 1 au produit de tous les nombres premiers en supposant qu'ils
  sont en quantité finie, le plus grand étant P. Exemples 2x3x5x7 + 1 = 211, un nombre premier. 2x3x5x7x11x13 + 1 = 30 031 = 59 x 509, un nombre composé. Le plus grand nombre premier connu,
  découvert en janvier 2018, comporte plus de 20 millions de chiffres et
  s'exprime avec une puissance de 2 277 239 917 – 1 Anglais (notez la tournure de phrase) Euclid's theorem asserts
  that there are infinitely
  many prime numbers. | Démonstration d'Euclide Il suppose qu'il n'a que k nombres premiers, pas
  un de plus. Son raisonnement l'amène à trouver un nouveau nombre
  premier. Ce qui contredit son hypothèse. C'est que les nombres premiers sont
  en quantité infinie. Le nombre d'Euclide Euclide prend les k nombres premiers et les multiplie. Le produit est
  évidemment divisible par chacun des nombres premiers. L'astuce est de lui ajouter un. Alors la division par chacun des
  nombres premiers est impossible: Il reste toujours
  1. La contradiction Le nombre d'Euclide est un nouveau nombre.
  Il est plus grand que tous les nombres premiers. De deux chose l'une: 
 
 Bilan Dans les deux cas possibles, la conclusion conduit à admettre
  l'existence d'un nouveau nombre premier. Et, le raisonnement peut être
  reconduit en incluant ce  nouveau
  nombre premier. Conclusion: il y en a une infinité. 
 | |||
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| 165. Anniversaire – Paradoxe | 
 | |||
| Incroyable! Parmi 30 personnes, quelle est
  la probabilité de trouver deux personnes ayant le même anniversaire: 70 %. En demandant d'estimer cette probabilité, la valeur donnée dépasse
  rarement 10%. Personne n'imagine que cette probabilité est aussi élevée. Test en classe Ainsi, avec une classe de 30 élèves, il est presque certain de tomber
  sur deux individus ayant le même anniversaire. Par contre, le jour en
  question est une surprise. Il suffit de 23 personnes pour atteindre 50% de probabilité. | Calcul pour 30 personnes La probabilité que A soit né un jour de l'année est 365/365. La probabilité que B ne soit pas né le même jour que A est 364/365. Pour C, il doit être né encore un autre jour. La probabilité est
  363/365. Etc.  La conjonction de ces événements: 
  En arrangeant cela: 
 C'est la probabilité qu'aucun des 30 n'ait le même anniversaire. La
  probabilité que deux aient le même anniversaire est! 
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| 166. Al-Khwârizmî (vers780-850) | 
 | |||
| Biographie Né à Khwarezm ou Huwarizm (aujourd'hui Khiva) en
  Ouzbékistan, il  Muhammad ibn Musa al-Khawarizmi est un mathématicien,
  géographe, astronome et astrologue perse. Il est aussi connu sous son nom
  latin Algoritmi. Ses écrits, rédigés en langue arabe et traduits
  en latin favorisent le développement de l'algèbre en Europe. Traité d'algèbre Kitāb al-mukhtaṣar fī ḥisāb
  al-jabr wa-l-muqābala (l'Abrégé du
  calcul par l'opposition et la restauration). | Algorithme Du fait de sa méthode de calcul, son nom est resté pour désigner une
  procédure de calcul, puis de traitement informatique. Un algorithme est une
  étape primordiale avant toute programmation. Algèbre  Le mot al-jabr figure dans le titre de son traité. Il  veut dire accomplissement, restauration,
  réunion. Allusion à une opération importante servant à résoudre les
  équations: addition d'une même quantité de chaque côté de l'égalité. Nombres / Chiffres arabes Al-Khwarizmi est l'un des principaux vecteurs de diffusion du système
  de numération indien, connu désormais avec les chiffres dits
  "arabes" ou "indo-arabes". | |||
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  Numération – Historique  | ||
| 167. Somme des inverses des carrés | 
 | |||
| 
 La somme des inverses des carrés des nombres successifs est
  convergente et vaut Pi au carré divisé par six. Ce nombre est appelé zêta de
  deux et il est égal à 1,644… | ||||
| Nombreux sont
  les mathématiciens qui ont essayé de calculer cette somme. C'est Euler en
  1735 qui a donné la solution. Depuis, ce calcul, dit problème de Bâle (lieu
  de naissance d'Euler), fait l'objet de nombreuses questions en licence de
  maths.   | Le calcul arithmétique de cette série est
  laborieux. Si vous arrivez à calculer mille termes sans erreur, vous n'aurez
  que les deux premiers chiffres après la virgule. Voilà qui explique les
  recherches infructueuses des mathématiciens avant Euler.  La somme Pi² / 6 se décompose en somme des inverses au carré pour: 
 
   | |||
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  des inverses des nombre | |||
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  Nombre 1,644… | ||
| 168. Poules et œufs – Énigme | 
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| Voir Brève
  62-1236 | |||
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  et canards | |
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  Jeux et énigmes – Index  | |
| 169. Partitions des nombres entiers | 
 | |||
| Addition ou multiplication Un nombre entier est toujours soit un nombre
  premier soit le produit unique de nombres
  premiers (10 = 2 x 5). C'est une propriété multiplicative
  (fondamentale) des nombres entiers. Et avec l'addition
  ? Dans ce cas, chaque nombre entier peut être décomposé
  en somme d'entiers: 
 
 Partitions et compositions Les termes de ces additions s'appellent des parts d'où le nom de partition. On trouve aussi
  le terme plus savant de sommants. En tenant compte de l'ordre des sommants, on
  obtient les décompositions (ou compositions)
  d'un nombre entier. Recherches 
 
 
 | Partitions et compositions du nombre 5 
 Quantité pour le nombre entier 5: 
 
 
 
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| 170. Archimède – Sphère et cylindre | 
 | |||
| Archimède et sa découverte 
 Il a procédé par exhaustion: approximation par des
  volumes qui encadre le volume cherché. En l'occurrence: 2/3 VC
  < VS  < 2/3 VC  sont deux inégalités impossibles. Selon sa volonté, sa tombe porte une sphère
  inscrite dans un cylindre. Les trois volumes Aujourd'hui on calcule les volumes avec les formules
  connues.  Le volume de l'espace non occupé par la sphère
  inscrite dans le cylindre est exactement égal à celle du sablier (deux cônes
  tête-bêche). Proportions VSablier = 1, VSphère = 2, VCylindre = 3 | Équations en volume 
 3 – 1 = 2
  (cylindre évidé) et  2 = 2 Calcul des volumes 
   | |||
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  Cylindre | ||
| 171. Procédé de Kaprekar | 
 | |||
| Procédé itératif  Il consiste à ordonner les chiffres d'un nombre par ordre
  décroissant  (Max) et également par
  ordre croissant (Min) et à effectuer leur soustraction (D = Max – Min). La différence (D) est soumise à nouveau à ce même procédé. Nombres à deux chiffres Le cycle de Kaprekar de tous les nombres à deux
  chiffres se termine par 0. Nombres à trois chiffres et plus Le cycle de Kaprekar des nombres à trois chiffres
  se termine par 495, et par 0 pour quelques uns. Avec quatre chiffres, c'est 6 174 ou 0. Avec cinq chiffres, il y a apparition de boucles. | Kaprekar pour le nombre 14 
 Propriété Dès le premier calcul les nombres trouvés sont
  des multiples de 9.  | |||
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  Divisibilité | ||
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  Nombre 495 >>> Nombre 6 174 | ||
| 172. Cinq nombres divisibles par 3 | 
 | |||
| Parmi cinq nombres quelconques, pas nécessairement
  distincts, il en existe toujours trois
  dont la somme est divisible par 3 (S3).  Parmi quatre nombres, la probabilité d'obtenir S3
  divisible par 3 est: 70,3%. Et pour trois nombres, elle est de 34,4%.  | Sachant que le reste de la division par 3 est 0, 1 ou 2, on déduit: Cas 1 Si trois restes parmi les cinq sont égaux, leur somme est divisible
  par 3. Exemple avec le reste 2: 2 + 5 + 11 = 18, divisible par 3. Cas 2 Dans le cas contraire, les seuls combinaisons de restes possibles
  sont: (0, 0, 1, 1, 2) ou (0, 0, 1, 2, 2) ou (0, 1, 1, 2, 2), sinon, il y en
  aurait trois égaux. En choisissant les nombres dont les restes sont (0, 1, 2), la somme
  sera divisible par 3. Exemple: 3 + 4 + 5 = 12, divisible par 3. | |||
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  Diviseurs d'un nombre | >>>
  Critères de divisibilité  | ||
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  Cinq nombres et somme  divisible par 3 | |||
| 173. Factorielle 9 | 
 | |||
| Factorielle n Produit des nombres de 1 à n. Noté n! avec un point d'exclamation. Ainsi: 3! = 1 x 2 x 3 = 6 Factorielle 9  Comment trouver les facteurs de ce nombre ? Le facteur 2 se trouve: une
  fois dans 2, deux fois dans 4, une fois dans 6 et trois
  fois dans 8, soit sept fois au total.
  Donc: 9! est divisible par 27 = 128. Le facteur 3 s'y trouve quatre fois. Donc: 9! est
  divisible par 34 = 81. Il est aussi divisible par 5 et par 7, donc par
  35. On peut d'ailleurs écrire: 9! = 128 x 81 x 35. Quantité de diviseurs Prenez les exposants de la factorisation (7, 4,
  1, 1); ajoutez un à chacun (8, 5, 2, 2); faites le produit: 8x5x2x2 = 160 diviseurs. | Factorisation de factorielle 9 
 
 
 Diviseurs de factorielle 9 Ce nombre (9!) possède 160 diviseurs, dont jusqu'à 100: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 12, 14, 15, 16, 18,
  20, 21, 24, 27, 28, 30, 32, 35, 36, 40, 42, 45, 48, 54, 56, 60, 63, 64, 70,
  72, 80, 81, 84, 90, 96. Famille amusante de diviseurs:  | |||
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  Division  >>>
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  Factorielle 9 >>>
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  Quantité de diviseurs >>>
  Nombre 18 | ||
| 174. Entier manquant | 
 | |||
| Énigme Parmi les nombres de 1 à 1993, on retire trois
  entiers consécutifs, et la moyenne est un
  nombre entier. Quels sont ces trois nombres ? Raisonnement Comme pour l'astuce de la somme des entiers, on peut
  aussi constituer des paires symétriques: 1 + 1193 = 2 + 1192 = … Retirer certaines de ces paires ne change pas la
  moyenne.  Retirer le nombre central non
  plus. Solution Il faut simplement retirer l'élément central et
  ses deux voisins: 996, 997, 998. | Calculs Somme des entiers de 1 à 1993 
 Moyenne Sans le nombre central: 997 
 Sans ses deux voisins 
 | |||
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  des entiers | >>>
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  Somme des entiers de 1 à n | >>>
  Jeux et énigmes – Index | ||
| 175. Pentagone – Construction | 
 | |||
| On dispose (on sait construire) 
 
 Deux étapes simples pour trouver le sommet E: 
 
 Note 
 
 Il suffit
  d'écarter le compas de la longueur OQ et de reporter cet écart sur le cercle
  pour construire le décagone. | 
 | |||
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| 176. Horloge mathématique | 
 | |||
| Sur cette horloge, les nombres ont été remplacés
  par des expressions mathématiques.  Sauriez-vous les reconnaitre ? Les commerçants proposent de nombreux types de telles
  horloges. Un recensement des indications portées sur le cadran se trouve sur
  la page indiquée en "en savoir plus". Note: il
  existe quelques erreurs dues à la recopie du dessin du cadran. Par exemple à
  3 heures, il faut lire Pi et non 11. | 
 | |||
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  chiffres | >>> Énigme du parking | ||
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  Constante Pi | ||
| 177. Nombre 153 & la pêche | 
 | |||
| Pêche miraculeuse L'Évangile selon Saint Jean relate la pêche
  miraculeuse dans le lac de Tibériade par sept disciples de Jésus, dont Saint
  Pierre: 153 poissons. La question: que signifie 153 ? Peut-être la quantité des espèces de poissons
  connues à cette époque ou alors un rapport avec les nombreuses propriétés
  mathématiques du nombre 153.  Cubes et 153 La somme itérée des chiffres au cube de tout
  multiple de 3 finit par 153. Suite en Brève
  210  Calendrier et 153 153 = 2 x 30 + 3 x 31 | Propriétés arithmétiques 153 = 3² x 17 
  (facteurs). 153 = 17 x (1 + 5 + 3) = 3 x 51 (chiffres de
  153). 153 = 1001 10012 = 9916
  (palindromes). 153  = 1 +
  2 + 3 + 4 + 5 + 6+ 7 + 8 + 9 + 10 + 11 + 12 + 13 + 14+ 15 + 16 + 17 – Nombre
  triangulaire. 153 = 13 + 53 + 33
  (somme des cubes des chiffres). 153 = 1! + 2! + 3! + 4! + 5!
  (Somme des cinq premières factorielles). | |||
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  Nombre
  153 et cycle-cube >>>
  Nombre 153 et cubes | >>>
  Nombre 100 | ||
| Pour en savoir plus | >>>
  Nombre 153 et ses propriétés >>>
  La pêche miraculeuse >>>
  Cycle-cube en 153 | >>>
  Nombres triangulaires >>>
  Palindromes >>>
  Factorielles >>>
  Quantite de jours en k mois | ||
| 178. La plus belle formule | 
 | |||
| Beauté Une propriété majeure des mathématiques d'une
  grande beauté. Mais comment les mathématiciens qualifient-ils la beauté ? Dans le cas de cette formule, les mathématiciens y
  voient une relation intime entre domaines qui semblent totalement
  indépendants: 
 
 
 
 | La plus belle formule 
 Relation d'Euler Vision numérique de la relation 
 Sachant
  que le i² = -1 | |||
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  complexes | ||
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  Euler – Biographie  | ||
| 179. Fraction et série infinie | 
 | |||
| Comment faire 1 avec des 11 ? Incroyable! En ajoutant les fractions suivantes
  en 1/11, fractions qui sont de plus en plus petites, on obtient le nombre
  0,1. Multiplions le tout par 10 pour obtenir 1. 1/11 + 1/112 + 1/113
  …  = 0,09090…+ 0,00826… + 0,00075…
  +  … = 0,0999… = 0,1 Avec k = 1 et jusqu'à k = 24, la somme comporte k
  fois le chiffre 9 en tête des décimales. Pour k = 24, la somme vaut: | Séries avec 1/11 et 1/10 
 Lecture de la première formule: la somme, depuis
  k égal un et jusqu'à k tendant vers l'infini, de la fraction un sur onze à la
  puissance k est égale  à un dixième,
  soit zéro virgule un.  | |||
| Autre exemple (formule en bas à gauche) En prenant les fractions 1/10, la somme devient
  0,111 … qui correspond à la fraction 1/9. | Généralisation En choisissant des fractions en 1/n, on obtient pour somme la fraction
  1/(n – 1). | |||
| Brèves associées | >>>  Somme des inverses des nombres | >>>
  0,999… = 1 | ||
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  Fractions | ||

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