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Página de estudos de matemática e sequências numéricas

Dizimas Periódicas e Progressões Aritméticas - 554

O presente estudo demonstra que dízímas periódicas originadas de sequências de frações cujos numeradores são números naturais e denominadores determinados números primos formam progressões aritméticas cuja razão é o período dessa mesma dízima periódica.

Dizimas Periódicas e Progressões Aritméticas

Números Racionais

Números Racionais são números que são resultados da divisão de 2 números inteiros.

Números Racionais podem ser representados:

a) por uma fração, na forma p / q, em que p e q são números inteiros e q um número diferente de 0 (zero);

Exemplos:

1)

3
---
10

2)

4
---
5

3)

13
---
25

b) na forma decimal.

Exemplos:

1)

3    
--- = 0,3
10    

2)

4    
--- = 0,8
5    

3)

13    
--- = 0,52
25    

Transformação de fração em número decimal

Para transformar número racional da forma fracionária para número decimal, basta dividir o númerador pelo denominador.

Quando transformamos uma fração em número decimal podemos obter:

a) decimal exato - número finito de algarismos após a vírgula (diferente de 0 (zero));

1)

3    
--- = 0,3
10    

2)

4    
--- = 0,8
5    

3)

15    
- --- = - 1,875
8    

b) dízima periódica - número com infinitos algarismos que se repetem após a vírgula.

1)

7    
--- = 2,333333... = 2,3 (período 3)
3    

2)

56    
--- = 5,090909 = 5, 09 (período 09)
11    

3)

25    
- --- = - 4,166666 = 4,16 (período 16)
6    

Número Decimal ou Dízima Periódica

Fração cujo denominador é uma potência de base 10: 10, 100, 1000, 10.000, ... equivalem a número decimal exato.

Exemplos:

1)

3    
--- = 0,3
10    

2)

22    
--- = 0,22
100    

3)

35    
----- = 0,035
1000    

Os denominadores: 10, 100, 1000, etc. têm como fatores primos os números 2 e 5.

10 = 2 x 5

100 = 22 x 52

1000 = 23 x 53

Fração cujo denominador têm fatores primos diferentes dos números 2 e 5, a fração equivale a uma dízima periódica.

Exemplos:

1)

7    
--- = 0,094444...
180    

Fatores primos de 180 = 23 x 32 x 5

2)

32    
--- = 1,185185185...
27    

Fatores primos de 27 = 33

3)

4    
----- = 0,444444...
9    

Fator primo de 9 = 32

Fração Unitária de denominador primo

Fração unitária em que o numerador é 1 e o denominador determinado número primo, apresenta uma interessante propriedade numérica que é a de gerar números cíclicos, propriedades estas e outras estudadas pelo Matemático frânces Étienne Midy em 1836, até ser redescoberto em 2004 por Brian Ginsberg. [1]

Martin Gardner, em seu livro Circo Matemático, relata: "que entre os números primos menores que 100 há exatamente nove que geram números cíclicos, a saber: 7, 17, 19, 23, 29, 47, 59, 61 e 97.” [1]

Dízimas Periódicas e períodos

Dizíma periódica cujo período possue quantidade de algarismos pares, apresenta uma propriedade muito interessante.

Dividindo-se o período em duas partes e somando-os, o resultado é um número somente com algarismos 9.

Exemplo:

Período: 142 857 (6 algarismos)

  142
+ 857
  -----
  999

Propriedade esta descoberta pelo Matemático francês Étienne Midy em 1836. [1]

Fração 1/7 e números cíclicos

A fração geratriz 1/7 gera a seguinte dízima periódica simples cujo período é 1 unidade menor que o denominador 7.

1    
--- = 0,142857 142857 142857 142857 142857
7    

Período: 142 857 (6 algarismos)

O período 142 857 ao ser múltiplicado por números naturais de 2 a 6 tem como produto o próprio período mas com os algarismos permutados, daí dizermos que o número 142857 é um número cíclico.

2 x 142857 = 285714
3 x 142857 = 428571
4 x 142857 = 571428
5 x 142857 = 714285
6 x 142857 = 857142

Frações de numeradores naturais e denominador primo 7

Outra propriedade, esta observada pelo Entusiasta Matemático e Colaborador do WebSite Os Fantásticos Números Primos Ari Costa, é que a partir de uma fração unitária, neste exemplo, partindo-se da fração 1/7 e permutando-se os numeradores com números naturais, obtêm-se outras dizímas periódicas em que os algarismos do período 142857 também se permutam formando uma Progressão Aritmética cuja razão é também o período 142857.

Interessante observar que os algarismos do período 142857 após permutados se repetem em grupos de 6 em 6 números, isto é, 1 unidade menor que o denominador 7.

Fração
n / 7
e progressão aritmética
 
denominador numerador dízima razão
(ordem / posição)   periódica diferença
       
1 7 = 0,142857143
2 7 = 0,285714286 0,142857143
3 7 = 0,428571429 0,142857143
4 7 = 0,571428571 0,142857143
5 7 = 0,714285714 0,142857143
6 7 = 0,857142857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143
8 7 = 1,142857143 0,142857143
9 7 = 1,285714286 0,142857143
10 7 = 1,428571429 0,142857143
11 7 = 1,571428571 0,142857143
12 7 = 1,714285714 0,142857143
13 7 = 1,857142857 0,142857143
14 7 = 2 0,142857143
15 7 = 2,142857143 0,142857143
16 7 = 2,285714286 0,142857143
17 7 = 2,428571429 0,142857143
18 7 = 2,571428571 0,142857143
19 7 = 2,714285714 0,142857143
20 7 = 2,857142857 0,142857143
 
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Fonte: Adaptado de Ari Costa

Observação importante: além da razão ser uma constante, as dízimas periódicas possuem fatores primos semelhantes, fato este que não acontece por exemplo na sequência de números naturais que forma uma P.A. de razão 1 e que é uma constante, mas os fatores primos de cada termo são todos diferentes, sendo que há números primos, potências entre os termos, todos inteiros positivos.

Números Cíclicos e ordens / posições

Como se observa na tabela acima, os números cíclicos originados de frações cujos numeradores são números naturais e o denominador o número primo 7 se repetem de 6 em 6 números, isto é, p-1.

Quando os numeradores são múltiplos de 7, os quocientes são números inteiros e estes fazem a divisão "natural" das repetições dos números cíclicos da fração 1 / 7.

Os próprios numeradores também são ordens / posições dos respectivos números cíclicos.

Vejamos outras propriedades constatadas em frações unitárias que geram números cíclicos das quais se deduzem as seguintes fórmulas:

i)

Determinado número primo menos 1 unidade, multiplicado por 9 e dividido por este primo, tem como resultado número cíclico.

[ ( p - 1 ) x 9 ] / p

ii)

A diferença entre [ ( p - 1 ) x 9 ] e um múltiplo de p.n corresponde a ordem / posição de um número cíclico da fórmula acima.

[ ( p - 1 ) x 9 ] - p.n

Exemplos:

a) 7 - 1 = 6

6 x 9 = 54

54 / 7 = 7,714285 714285 714285 714285 714285 7

54 - ( 7 x 7 ) = 5

o período 714285 é o mesmo da fração 5 / 7 de ordem / posição 5.

1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143

b) 7 - 2 = 5

5 x 9 = 45

45 / 7 = 6,428571 428571 428571 428571 428571 4z

45 - ( 7 x 6 ) = 3

o período 428571 é o mesmo da fração 3 / 7 de ordem / posição 3.

1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143

c) 7 - 3 = 4

4 x 9 = 36

36 / 7 = 5, 142857 142857 142857 142857 142857 1

36 - ( 7 x 5 ) = 1

o período 142857 é o mesmo da fração 1 / 7 de ordem / posição 1.

1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142 857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143

d) 7 - 4 = 3

3 x 9 = 27

27 / 7 = 3,857142 857142 857142 857142 857142

27 - ( 7 x 3 ) = 6

o período 857142 é o mesmo da fração 6 / 7 de ordem / posição 6.

1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142 857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143

e) 7 - 5 = 2

2 x 9 = 18

18 / 7 = 2,571428 571428 571428 571428 571428

18 - ( 7 x 2 ) = 4

o período 571428 é o mesmo da fração 4 / 7 de ordem / posição 4.

1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142 857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143

Número cíclico 142857 e fatores primos

Conforme demonstrado anteriormente, o período 142 857 ( 6 algarismos ) multiplicados pelos números naturais de 2 a 6 geram números cíclicos.

Observando mais atentamente a seguinte tabela e destacando os algarismos do período 142857, percebe-se que números cíclicos também ocorrem nas divisões cujos númeradores são diferentes de 1, isto é, númeradores maiores que 1.

A medida que o númeradores vão aumentando, as dízimas vão aumentado também. As dízimas se repetem em blocos cujos intervalos são de 6 em 6 números.

Fração
n / 7
e progressão aritmética
 
numerador denominador dízima razão
n   periódica diferença
       
1 7 = 0,142857 143
2 7 = 0,285714 286 0,142857143
3 7 = 0,428571 429 0,142857143
4 7 = 0,571428 571 0,142857143
5 7 = 0,714285 714 0,142857143
6 7 = 0,857142 857 0,142857143
7 7 = 1 0,142857143
8 7 = 1,142857 143 0,142857143
9 7 = 1,285714 286 0,142857143
10 7 = 1,428571 429 0,142857143
11 7 = 1,571428 571 0,142857143
12 7 = 1,714285 714 0,142857143
13 7 = 1,857142 857 0,142857143
14 7 = 2 0,142857143
15 7 = 2,142857 143 0,142857143
16 7 = 2,285714 286 0,142857143
17 7 = 2,428571 429 0,142857143
18 7 = 2,571428 571 0,142857143
19 7 = 2,714285 714 0,142857143
20 7 = 2,857142 857 0,142857143
 
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Outra propriedade observada nos números cíclicos originados do período 142857 ( 6 algarismos ) é que os fatores primos: 3, 11, 13, 37 são fatores comum a todos os números cíclicos e variando o 2 e 5.

Período 142857 da fração 1 / 7
e números cíclicos
   
números cíclicos fatores primos
   
142857 3^3 × 11 × 13 × 37
285714 2 × 3^3 × 11 × 13 × 37
428571 3^4 × 11 × 13 × 37
571428 2^2 × 3^3 × 11 × 13 × 37
714285 3^3 × 5 × 11 × 13 × 37
857142 2 × 3^4 × 11 × 13 × 37
   
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Observação: os cálculos de fatores primos foram realizados no WebSite:

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Frações de numeradores naturais e denominador primo 17

A fração geratriz 1/17 gera a seguinte dízima periódica simples cujo período é 1 unidade menor que o denominador 17.

1    
----- = 0,0588235294117647 0588235294117647
17    

Período: 0 588 235 294 117 647 (16 algarismos)

O período 0 588 235 294 117 647 ao ser múltiplicado por números naturais de 2 a 16 resultam em produtos cujos períodos têm os algarismos permutados, daí dizermos que o número 0 588 235 294 117 647 é um número cíclico.

2 x 0588235294117647 = 1176470588235294
3 x 0588235294117647 = 1764705882352941
4 x 0588235294117647 = 2352941176470588
5 x 0588235294117647 = 2941176470588235
6 x 0588235294117647 = 3529411764705882
...   ...   ...
...   ...   ...
16 x 0588235294117647 = 9411764705882352

Fonte: Adaptado de [1] Alves, Diego Pereira. Dízimas Periódicas: Números Cíclicos e Teorema de Midy / Diego Pereira Alves. – 2022.40 f. Dissertação (mestrado).

Número Cíclico 0 588 235 294 117 647 e progressão aritmética

As dízimas periódicas originadas das frações cujos numeradores são números naturais e o denominador o número primo 17 formam progressão aritmética cuja razão é o período 0 588 235 294 117 647 (número cíclico).

Fração
n / 17
e progressão aritimética
         
fração   dízima   razão
         
1 / 17 = 0588235294117647 =  
2 / 17 = 1176470588235294 = 0588235294117647
3 / 17 = 1764705882352941 = ''
4 / 17 = 2352941176470588 = ''
5 / 17 = 2941176470588235 = ''
6 / 17 = 3529411764705882 = '
7 / 17 = 4117647058823529 = ''
8 / 17 = 4705882352941176 = ''
9 / 17 = 5294117647058823 = ''
10 / 17 = 5882352941176470 = ''
11 / 17 = 6470588235294117 = ''
12 / 17 = 7058823529411764 = ''
13 / 17 = 7647058823529411 = ''
14 / 17 = 8235294117647058 = ''
15 / 17 = 8823529411764705 = ''
16 / 17 = 9411764705882352 = ''
         
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Número cíclico 0 588 235 294 117 647 e fatores primos

Os números cíclicos originados do período 0 588 235 294 117 647 (16 algarismos) apresentam os fatores primos 3, 11, 73, 137, 5882353 comuns a todos eles e variando os fatores 2 e 5.

Um fato curioso é que dividindo o número cíclico em duas partes (8 algarismos cada):

1) 05882352;

2) 94117647;

e eliminarmos o 0 (zero) da primeira parte, o número 5882352 é 1 unidade menor que o fator primo 5882353.

Período 0 588 235 294 117 647
da fração 1 / 17
e fatores primos
   
números fatores
cíclicos primos
   
0588235294117647  
1176470588235294 2 × 3^2 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
1764705882352941 3^3 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
2352941176470588 2^2 × 3^2 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
2941176470588235 3^2 × 5 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
3529411764705882 2 × 3^3 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
4117647058823529 3^2 × 7 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
4705882352941176 2^3 × 3^2 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
5294117647058823 3^4 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
5882352941176470 2 × 3^2 × 5 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
6470588235294117 3^2 × 11^2 × 73 × 101 × 137 × 5882353
7058823529411764 2^2 × 3^3 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
7647058823529411 3^2 × 11 × 13 × 73 × 101 × 137 × 5882353
8235294117647058 2 × 3^2 × 7 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
8823529411764705 3^3 × 5 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
9411764705882352 2^4 × 3^2 × 11 × 73 × 101 × 137 × 5882353
   
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Frações de numeradores naturais e denominador primo 19

A fração geratriz 1 / 19 gera a seguinte dízima periódica simples cujo período é 1 unidade menor que o denominador 19.

1    
--- = 0,052 631 578 947 368 421
19    

Período: 052 631 578 947 368 421 (18 algarismos)

O período 052 631 578 947 368 421 múltiplicado por números naturais de 2 a 18 têm os mesmos resultados (números cíclicos) das frações cujos numeradores são de 2 a 18 e o denominador 19, após a vígula.

Exemplos:

a) 2 x 052631578947368421 = 105263157894736842

b) 3 x 052631578947368421 = 157894736842105263

c) 4 x 052631578947368421 = 210526315789473684

Confome se observa, os números cíclicos também são gerados das frações em que os númeradores vão de 2 a 18, não havendo a necessidade de se multiplicar número natural pelo período 052 631 578 947 368 421 (18 algarismos).

Frações
1/19 a 18/19
dízimas periódicas (números cíclicos)
 
1 / 19 = 0,052631578947368421
 
2 / 19 = 0,105263157894736842
 
3 / 19 = 0,157894736842105263
 
4 / 19 = 0,210526315789473684
 
5/19 = 0,263157894736842105
 
6 / 19 = 0,315789473684210526
 
7 / 19 = 0,368421052631578947
 
8 / 19 = 0,421052631578947368
 
9 / 19 = 0,473684210526315789
 
10/19 = 0,526315789473684210
 
11/19 = 0,578947368421052631
 
12 /19 = 0,631578947368421052
 
13 / 19 = 0,684210526315789473
 
14 / 19 = 0,736842105263157894
 
15 / 19 = 0,789473684210526315
 
16 / 19 = 0,842105263157894736
 
17 / 19 = 0,894736842105263157
 
18 / 19 = 0,947368421052631578
 
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Número Cíclico 052 631 578 947 368 421 e progressão aritmética

As dízimas periódicas originadas das frações cujos numeradores são números naturais e o denominador o número primo 19 formam progressão aritmética cuja razão é o período 052 631 578 947 368 421 (número cíclico).

Frações
1/19 a 18/ 19
   
dízimas periódicas diferença
  razão
   
1 / 19 = 0,052631578947368421  
  052631578947368421
2 / 19 = 0,105263157894736842  
  052631578947368421
3 / 19 = 0,157894736842105263  
  052631578947368421
4 / 19 = 0,210526315789473684  
  052631578947368421
5 / 19 = 0,263157894736842105  
  052631578947368421
6 / 19 = 0,315789473684210526  
  052631578947368421
7/ 19 = 0,368421052631578947  
  052631578947368421
8 / 19 = 0,421052631578947368  
  052631578947368421
9 / 19 = 0,473684210526315789  
  052631578947368421
10 / 19 = 0,526315789473684210  
  052631578947368421
11 / 19 = 0,578947368421052631  
  052631578947368421
12 / 19 = 0,631578947368421052  
  052631578947368421
13 / 19 = 0,684210526315789473  
  052631578947368421
14 / 19 = 0,736842105263157894  
  052631578947368421
15 / 19 = 0,789473684210526315  
  052631578947368421
16 / 19 = 0,842105263157894736  
  052631578947368421
17 / 19 = 0,894736842105263157  
  052631578947368421
18 / 19 = 0,947368421052631578  
   
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Número cíclico 052 631 578 947 368 421 e fatores primos

Os números cíclicos originados do período 052 631 578 947 368 421 (18 algarismos) apresentam os fatores primos 3, 7, 11, 13, 37, 52579 e 333667 comuns a todos eles e variando os fatores 2 e 5.

052631 578947 368421

Fração
n / 19
   
números cíclicos fatores
  primos
   
052631578947368421 3^4 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
105263157894736842 2 × 3^4 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
157894736842105263 3^5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
210526315789473684 2^2 × 3^4 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
0263157894736842105 3^4 × 5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
315789473684210526 2 × 3^5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
368421052631578947 3^4 × 7^2 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
421052631578947368 2^3 × 3^4 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
473684210526315789 3^6 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
526315789473684210 2 × 3^4 × 5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
578947368421052631 3^4 × 7 × 11^2 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
631578947368421052 2^2 × 3^5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
684210526315789473 3^4 × 7 × 11 × 13^2 × 37 × 52579 × 333667
   
736842105263157894 2 × 3^4 × 7^2 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
789473684210526315 3^5 × 5 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
842105263157894736 2^4 × 3^4 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
894736842105263157 3^4 × 7 × 11 × 13 × 17 × 37 × 52579 × 333667
   
947368421052631578 2 × 3^6 × 7 × 11 × 13 × 37 × 52579 × 333667
   
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Observação: os cálculos de fatores primos foram realizados no WebSite:

https://numbermatics.com/

Observações / Indagações

Martin Gardner, em seu livro Circo Matemático, relata: "que entre os números primos menores que 100 há exatamente nove que geram números cíclicos, a saber: 7, 17, 19, 23, 29, 47, 59, 61 e 97.” [1]

Analisando os números primos:

a) 7 é Primo de Mersenne, será que 127 e outros Primos de Mersenne que terminam em 7 podem gerar números cíclicos?

b) 17 é um Primo de Fermat, será que 257 e 65.537 que terminam em 7 podem gerar números cíclicos?

c) 7 é 1 unidade maior que o número perfeito 6.

d) 29 é 1 unidade maior que o número perfeito 28.

e) será que 33.550.337 e 137.438.691.329 que são primos e 1 unidade maior que os perfeitos 33.550.336 e 137.438.691.328 respectamente e outros podem gerar números cíclicos?


Autor: Ricardo Silva - abril/2025

Fontes Bibliográficas:

[1] ALVES, Diego Pereira. Dízimas Periódicas: Números Cíclicos e Teorema de Midy / Diego Pereira Alves. – 2022.40 f. Dissertação (mestrado) – Universidade Federal do Ceará, Centro de Ciências, Departamento de Matemática, Programa de Pós-Graduação em Matemática em Rede Nacional, Fortaleza, 2022.

Iezzi, Gelson. Matemática e Realidade: 8 ano. Gelson Iezzi, Osvaldo Dolce. Antonio Machado - 6a ed - São Paulo: Atual, 2009

SILVA, Ricardo José da. Descobrindo Números Primos a partir de Números Compostos. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Escada de Theon e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2023

SILVA, Ricardo José da. Estudos de Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Manual do Quadrado Mágico Triplo. São Paulo, edição digital, 2019

SILVA, Ricardo José da. Os Fantásticos Números Primos. São Paulo, edição digital, 2012

SILVA, Ricardo José da. Números Perfeitos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2020

SILVA, Ricardo José da. Números Primos e o Método Número Atraentes. São Paulo, edição digital, 2022

SILVA, Ricardo José da. Progressões Aritméticas e Geométricas - novas fórmulas de somas de PAs e PGs. São Paulo, edição digital, 2021

SILVA, Ricardo José da. Quadrados Mágicos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2018

SILVA, Ricardo José da. Números Triangulares e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2013

SILVA, Ricardo José da. Ternos Pitagóricos e Sequências Numéricas. São Paulo, edição digital, 2017

SILVA, Ricardo José da. O Triângulo Retângulo - novas fórmulas algébricas e aritméticas de cálculos. São Paulo, edição digital, 2014

https://numbermatics.com/

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