Käänteisluku

Käänteisluku liittyy käsitteenä matematiikassa kahden luvun kertolaskuun, jonka tulokseksi saadaan yksi:
. 
Tällöin sanotaan, että molemmat luvut  ja  ovat toistensa käänteislukuja. Käänteislukumerkintänä käytetään usein negatiivista eksponenttia 
.

Edellinen on koulumatematiikassakin esitetty määritelmä. Matematiikassa lukua yksi pidetään kertolaskuun liittyvänä rationaalilukujoukon neutraalialkiona eli 1-alkiona. Koska matematiikan neutraalialkion käsite on paljon laajempi, käytetään nimitystä 1-alkio vain luvuille ja sellaisille binäärioperaatioille, jotka ovat luonteeltaan multiplikatiivisia.

Luonnolliset- ja kokonaisluvut
Koska käänteisluku voi olla rationaaliluku, ei termiä käytetä luonnollisten- ja kokonaislukujen yhteydessä. Ainoat kokonaisluvut, joiden käänteisluku kuuluu kokonaislukuihin ovat 1 ja -1. Molemmissa tapauksissa näiden käänteisluvut ovat kyseiset luvut itse.

Rationaaliluvut
Jokaisella rationaaliluvulla on olemassa käänteisluku paitsi nollalla. Tämän voi todeta itse seuraavasti. Merkitään nollan käänteislukua kirjaimella . Silloin voidaan määritelmästä lähtien nopeasti päätellä

ja koska nollalla ei voi jakaa, ei nollalle voi määrittää käänteislukua.

Samalla menettelyllä voidaan muodostaa jokaiselle nollasta eroavalle rationaaliluvulle käänteisluku. Jos merkitään yleisesti rationaalilukua kahden kokonaisluvun osamääränä eli murtolukuna

voidaan määrittää sille käänteisluku
.

Käänteisluvun nimitys liittynee rationaaliluvun murtolukuesityksen "kääntämiseen" käänteislukua muodostettaessa.

Esimerkiksi luvun  käänteisluku on .

Kokonaisluvun käänteisluku on sen yksikkömurtoluku. Esimerkiksi luvun  käänteisluku on  ja luvun  käänteisluku on  eli . Tästä huomataan, että rationaalukujen murtoesityksen merkkisäännöt säilyttävät käänteisluvun etumerkin samana.

Reaaliluvut
Reaaliluvut saadaan täydentämällä rationaalilukujen joukkoa irrationaaliluvuilla. Jokaisella irrationaaliluvulla on käänteislukunsa, joten reaalilukujen joukko on samantapainen joukko käänteislukujen suhteen kuin rationaaliluvutkin.

Kymmenpotenssiluvuille, kuten 100 ja 10 000, voi määrittää käänteisluvut desimaalimuodossa helposti. Sadan käänteisluku on 0,01 ja 10 000 se on 0,0001. Tämä siksi, että  ja sen käänteisluku saadaan 
.

Käänteisluvun numeerinen määritys
Koska kymmenpotenssin kerroin muuttuu lukua käännettäessä, ei yleisen desimaaliluvun kääntäminen ole yksinkertainen laskutoimitus. Seuraava iteraatiota toistamalla voidaan käänteisluvun desimaaliesityksen likiarvo laskea käyttämällä pelkästään kerto- ja vähennyslaskua.

Iteraatio vaatii siemenluvun , joka voi olla mikä tahansa reaaliluku. Annetulla luvulla  aletaan iteroida riittävän monta kertaa lauseketta , missä  on käännettävä luku.
. 
Iteraatio tuottaa lukujonon, joka suppenee kohti käänteislukua :

Kompleksiluvut
Kompleksiluvut muodostettiin täydentämällä reaaliluvut imaginaariluvuilla muodostetuilla kompleksiluvuilla. Kompleksiluvun , missä  ja  ovat reaalilukuja ja  on imaginaariyksikkö, käänteisluku on, kun  on sen liittoluku:
.

Jos kompleksiluku on esitetty polaarimuodossa Eulerin kaavan avulla  
 ,
niin sen potenssi esityksen
 
käänteisluku on
 .

Jaksollisuus 

Mikäli kokonaisluvun käänteisarvoa laskettaessa jakolasku ei mene ns. tasan, on tuloksena jaksollinen desimaaliluku. Tätä voi havainnollistaa suorittamalla jakolasku kynällä ja paperilla. Laskennan välituloksina saadut jakojäännökset ovat lähtökohtana olevaa kokonaislukua pienempiä, joten ennen pitkää päädytään jakojäännökseen, joka on jo esiintynyt, ja ko. kohdasta alkaa siten uusi jakso. Laskettaessa kokonaisluvun käänteisarvo laskimella voi laitteen näytössä olla liian vähän numeroita, jotta jaksollisuus tulisi esille. Tällöin laskenta voidaan suorittaa joko kynällä ja paperilla tai esim. seuraavan ohjeen mukaan. Esim. kokonaisluvun 17 käänteisarvo lasketaan seuraavasti, kunhan ensin on huomattu, että

 

  jaettava = 100
  jakaja = 17
  numero = luvun  kokonaislukuosa
  tulosta numero
  jäännös = jaettava – numero × jakaja
  jaettava = jäännös × 10
  jatka kohdasta 3

Tuloksena saadaan

   = 0,05882352941176470588...

Erityisiä ominaisuuksia
Positiivisen reaaliluvun ja sen käänteisluvun summa on aina vähintään 2 eli

Katso myös 
 Vastaluku
 Käänteislukufunktio

Lähteet
 Barile, Margherita: Multiplicative Inverse, MathWorld

Kirjallisuutta

Aiheesta muualla 
 Kompleksiluvun vastaluku, geogebra applet 

Rationaaliluvut
Reaaliluvut
Kompleksiluvut
Seulonnan keskeiset artikkelit