根
的平方根的数量 是这个问题的答案, 什么非负数,当平方 升到2 权力一个> 结果 平方根的符号是 .数字的平方根 被编写为
的平方根是多少
问你自己一个问题, 什么非负数,当平方,结果是
这个问题的答案是 .
,所以 .
平方根是求解的关键<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/quadratic-equations/" class="wiki_link" title="二次方程式"target="_blank">二次方程式一个>和解决<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/distance-formula/" class="wiki_link" title="距离问题"target="_blank">距离问题一个>在几何。
内容
定义和符号
的平方根的数量 ,表示 ,是数字 这样
平方根符号" 有时也被称为激进的.或数量<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/simplifying-expressions/" class="wiki_link" title="表达式"target="_blank">表达式一个>平方根符号的上一行的下面叫做被开方数。例如,在表达式中 激进分子是 .
平方根符号充当分组符号,这意味着Radicand中的所有数字和操作都被分组,就像它们一样<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/order-of-operations/" class="wiki_link" title="括号"target="_blank">括号一个>.
是 一个真正的声明吗?
计算时 ,注意只有 是激进分子。因此, .计算时 ,请注意 和 是激进分子。因此, .
这些值是不相等的 ”是一个假声明。
另外,请注意平方根运算的结果是总是正的或零.这一事实经常被忽视并导致<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/plus-or-minus-square-roots/" class="wiki_link" title="关于平方根的常见误解"target="_blank">关于平方根的常见误解一个>.
完全平方的平方根
正数的平方根<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/perfect-squares/" class="wiki_link" title="完美的广场"target="_blank">完美的广场一个>总是一个正整数。通过思考完美的方块,可以找到这些平方根,直到找到对Radicand的匹配。
以下是前10个完全平方的表格,供参考:
找出…的价值 .
我们的目标是考虑一个非负数,当平方时,结果是 .自 , 它遵循
分数的平方根也可以用同样的方法求出来,只要分子和分母都是完全平方。
找出…的价值 .
我们的目标是考虑一个非负数,当平方时,结果是 .自 和 , 它遵循 .
估计非完全平方的平方根
平方根运算不仅适用于完全平方。平方根运算也可以应用于任何非负实数(这个域稍后将扩展到<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/square-roots/" class="wiki_link" title="负的实数"target="_blank">负的实数一个>和<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/square-roots/" class="wiki_link" title="复数"target="_blank">复数一个>).
当对一个非完全平方的正整数执行平方根运算时,结果是<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/irrational-numbers/" class="wiki_link" title="无理数"target="_blank">无理数一个>.计算器常被用来求这样一个结果的十进制近似值。然而,不需要计算器也能得到一个像样的近似。首先,它将探索如何找到一个平方根的整数边界。
哪个连续整数是 之间?
首先,请注意 不是完全平方。这意味着 是无理数。完全平方是什么 之间?看着完美的正方形列表, 之间的是 和 .
因为 ,这是有道理的 .
因此, .
当用计算器检查时,这个近似是确定的: .<!--end-hidden -->
可以应用此过程以向任何平方根提供整数近似。为了发展更好的近似,必须考虑<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/inflection-points/" class="wiki_link" title="凹"target="_blank">凹一个>平方根的值<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/functions/" class="wiki_link" title="函数"target="_blank">函数一个>.
为了更好地逼近平方根,考虑这个数字更接近哪个完全平方。
近似 到小数点后一位。
请注意, 不是完全平方。通过考虑完全平方来找到整数边界 之间。之间的是 和 .因此, .
现在考虑哪个完全平方6更接近: 或 . 在两者之间 和 ,但它略近 .
自 是介于两者之间 和 ,这是有道理的 是介于两者之间 和 . 是一个很好的猜测。
你可以用平方来检验你的猜测 .结果应该接近 .乘以手, .这看起来很接近,但这是小数点后一位的最佳近似值吗?
似乎是一个高猜测(因为 ,所以另一个合理的猜测是 .再一次,平方这个数,然后比较结果 .乘以手, .注意,这是一个较低的猜测,所以没有更好的小数点近似值 比 和 .
哪种近似比较好?请注意, 小于 通过 , 大于 通过 .更接近的平方结果来自于 近似。因此, 最好的小数点近似值是多少 .
这个近似是用计算器确定的: .
下面是平方根函数的图, :
给出了具有整数坐标的点。这些点代表 -是完全平方的值。注意,当函数在正方向上移动得越远,点之间的距离就越远 方向。
仔细看看,更清楚正在发生的事情:
在上面的图中,红色虚线段连接完美正方形点。注意,平方根函数总是更高的而不是这些直线段。这意味着一个平方根的值会比任何线性逼近的值都要高。
近似 到小数点后一位。
是完全完全平方的中间 和 .使用线性思维,它将经得起推理,最好的近似 将完全中间 和 .想成为 .乘以手, .猜测很低,确实如此 的值 .
召回实际的平方根趋于大于线性近似。现在试试猜测 .
乘以手, .这个猜测很高,确实很高只有了 .
因此,最好的小数点近似值为 是 .最好的近似是不中间 和 .
计算器确认此近似值: .
解这种形式的方程
平方根常被用来求解<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/quadratic-equations/" class="wiki_link" title="二次方程式"target="_blank">二次方程式一个>.最简单的一类可以用平方根求解的二次方程是这样的方程 .
找到解决方案
平方根可用于找到该等式的解决方案。这个解决方案是 .然而,还有另一种解决方案。另一个解是 .
这种形式的方程 , 在哪里 ,总是有两个解:一个是正的,一个是负的。
让 是一个积极的<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/real-numbers/" class="wiki_link" title="实数"target="_blank">实数一个>.方程的解 是
或者说,
对于这些方程式,正面解决方案被称为原则平方根,而负面解决方案被称为负的平方根.
有些问题会问:“什么是正方形?根一定数量的, “通常,我们会考虑 只有一个可能的结果。然而,在这种语境下,问题的意义在于寻找两个都方程的解 .
简化根
一个非完全平方的正整数的平方根总是an<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/irrational-numbers/" class="wiki_link" title="无理数"target="_blank">无理数一个>.的<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/decimals/" class="wiki_link" title="十进制表示"target="_blank">十进制表示一个>这样一个数字的损失<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/significant-figures-and-precision/" class="wiki_link" title="精度"target="_blank">精度一个>当它是四舍五入时,它是耗时的<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/square-roots/" class="wiki_link" title="不用计算器进行计算"target="_blank">不用计算器进行计算一个>.写这样一个数字的标准方法是使用简化的激进的形式一个>:
让 为正的非完全平方整数。
的简化的激进的形式的平方根 是
在这种形式 , 两个都 和 是正整数吗 不包含任何平方因子,除了 .<!--end-definition -->
将平方根简化为根式的过程包括找到完全平方因子,然后应用下列恒等式:
让 和 是正数。然后,
简化 .
首先,问你自己,什么是 ?"是的平方因数吗 , 是的平方因数吗 .
为了这个过程,更有效率的找到最大完全平方因子 .如下所示, 是最大完全平方因子 :
因此,简化的形式 是
笔记:当一个数字放在平方根符号的左边,就意味着乘法。 "读作" 乘以根号 ."<!--end-hidden -->
合理化分母
合理化分母是重写一个过程的过程<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/simplify-fractions/" class="wiki_link" title="理性的表达"target="_blank">理性的表达一个>在分母中包含一个根式作为一个等价有理表达式在分母中不包含根式。<!--end-definition -->
下面的等式是平方根定义的直接结果,在使分母合理化的过程中至关重要:
让 是一个正数。然后,
使分母合理化涉及到应用乘法的恒等性质:分子和分母乘以相同的数会得到一个等价的有理表达式。在这种情况下,我们选择的数字是平方根。
让 是一个正数。为了合理化这个分数 ,分子和分母都要乘以 .这相当于将表达式乘以 ,因此得到的表达式等价于 :
使下列表达式合理化:
合理化将有助于计算,因为分母将是一个整数:
使的分母合理化 .
我们有
有时,你会遇到分母,其中一个不利的项被添加到另一个,使两者看起来不可分割。在这些情况下,你必须乘以这个数的共轭。
的共轭二项式数字 是数字 .当和原来的数相乘时,它会产生 .<!--end-definition -->
可以很简单地证明这总是有效的:
我们有
我们可以使用这种技术通过缀合物乘以缀合物来合理化分母,并在它们中添加或减法。
使下列表达式合理化:
为了使其合理化,乘以共轭:
合理化以下表达式并找到a + b的值:
为了使其合理化,乘以共轭:
负数的平方根
你可能已经注意到,这些问题或例子都没有涉及到求负数的平方根。
找出…的价值 .
平方后得到的非负数是什么它不是 ,因为 结果积极的 .
即使我们允许自己用一个负数来回答,我们仍然不会得到一个好的结果。它不能被 ,因为 积极的结果 .
事实证明没有<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/real-numbers/" class="wiki_link" title="实数"target="_blank">实数一个>价值 .
评估 要求<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/imaginary-unit/" class="wiki_link" title="虚数单位"target="_blank">虚数单位一个>, .
因为 , .因此, .
的虚数单位, ,是一个<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/complex-numbers/" class="wiki_link" title="复数"target="_blank">复数一个>满足以下等式:
随着复杂数字的引入,可以评估任何负数的平方根:
让 是一个正数。然后,
计算平方根的算法
一个非负的、非完全平方的实数的平方根总是an<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/irrational-numbers/" class="wiki_link" title="无理数"target="_blank">无理数一个>.求这样一个平方根的十进制表示通常是在计算器的帮助下完成的。然而,有时可能会要求您手工计算某些非完全平方数的平方根。
找到39到3位小数点的平方根。
我们有
因此,39到小数点后3位的平方根是6.245。
用计算器检查一下,你会发现答案是正确的。但这是怎么回事呢?方法是什么?看起来就像一堆随机数。嗯,这种方法类似于长除法,除了你在减法后减少了两位而不是一。方法如下:
为 小数点后,写 小数点后的数字,除 数字对(空数字被认为是0,如上所示)。对于小数点左边的数字,从最右边到左边的数字配对。最后一对数字将是1或2位。
如果只有1位,那么这个数字就是它自己。如果是两位数字,则可以配对。<!--end-hidden -->
我们现在在小数点右侧绘制2列。该列将被称为股息列;左侧的一个将是除数,而且正确的一个是商的一个区域。现在,从最左边的一对数字,或一对数字,找出其平方小于这个1或2位数的最大正整数。在上面的例子中,满足这个的最大整数是6,因为 .所以,我们把6放在除数列,把6放在商列。
我们从第一对数字中减去了这个数字的平方,然后掉下一对向下。在上面的例子中,我们减去了 得到 ,然后下降 从列的顶端得到 .
我们把除数和它自身相加,然后把它向左平移。现在我们要找一个整数 这样 , 在哪里 指旧除数自身加和后得到的数 指的是连接数字 , 和 .一旦我们找到 ,我们把它写在合适的位置,把它作为商的下一个数。例:上面,我们有 ,所以 自 .
现在,我们得到了根号的第一位。现在,我们把第一个除数和第一个数字相加。然后我们要找到一个数字 这样 现在剩下的部分 是第二个股息。例如,在上面的示例中,第一步如下: 现在,我们加上蓝色的6得到 .
然后我们必须找到一个适合框中的数字 .
我们可以看到, 和 .
所以,我们把 在方框中,即。 .
所以,我们终于我们找到了 ,然后从新股息中减去这个,然后把下一对减下来。例:上面,我们有 ,所以下一个新的股息成为 .
添加数量 来 ,再次向左转移到左侧。重复步骤4-6,直到所有对都耗尽。您现在手动确定平方根。
虽然上面给出的方法很好,但如果需要许多小数点,那么它也会有点冗长。当重要数字的数量优先时,我们需要一个更好的算法。
提出了巴比伦的计算方法 :
选择一个数字 这样 .
定义一个序列 由以下公式递归构建:
.
Python实现:
1 2 3 4 5 6 |
|
行动守则:
1 2 3 4 5 6 7 |
|
与实际值进行比较 ;该算法只需要7次迭代,就会返回一个最多16个有效数字都是正确的数字。
我们可以得到的近似值 来8到16个重要数字在3到4次迭代中 适当。
这是由下列不等式得到的结果,其证明如下:
如果 和 ,然后
所以,如果 prefrerably ,然后误差迅速减小。通常,这样做,服用 是充分的。在这里 表示<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/ceiling-function/" class="wiki_link" title="天花板功能"target="_blank">天花板功能一个>.
我们有 我们第一次显示 对于任何 .
通过AM-GM不等式, 我们不能平等 .
从这里,很容易看到如果 然后 对所有整数都相等吗 .现在, 所以, 通过归纳,很容易看出 为 .
请注意, 作为 ,然后
这完成了证明。
下面的例子说明了这种方法:
计算 正确的六位小数。
让我们以 .我们来算一下 :
因此,我们只需要计算三次迭代。这是因为下面的不等式 注意 :
迭代,得到
因此 ,正确到六个小数,是6.244998。
注意:
- 请注意,两次迭代后,我们得到了价值 正确到三个小数,而在前一个方法中需要三个迭代。
- 这个方法只需要3次迭代,而之前的方法需要6次迭代。<!--end-hidden -->
计算 正确的三十个小数点。
让我们以 .让我们计算 :
这意味着 自
因此我们需要计算5迭代得到 正确的三十个小数!
通过迭代,我们得到(这里只显示了10位)
注意:对于20次迭代,值 来超过一百万位数众所周知!<!--end-hidden -->
有关近似平方根的更多细节,请参阅<一个target="_blank" rel="nofollow" href="//www.parkandroid.com/wiki/approximation-of-square-roots/">在这里一个>.
复数的平方根
复杂数量的平方根有点含糊。非真实复数既不是积极也不是负面的,所以它没有明确定义哪个平方根是主要平方根。因此,当在复数号上使用平方根操作时,结果被解释为所有方程的解:
让 是复数。然后最多有两个值 ,它们等于方程的解
请注意,当对复数使用平方根运算时,并没有定义为只有一个结果。
找到平方根 用一般方法。
假设 .然后, .
方程的实部和虚部的等价得到
解这个方程组得到
因此,
一般来说,对于复数 这样 ,
另一种方法,使用<一个href="//www.parkandroid.com/wiki/eulers-formula/" class="wiki_link" title="欧拉公式"target="_blank">欧拉公式一个>,表示复数 在表单中 在哪里 和 .这里有一个例子:
求的平方根 使用欧拉公式。
让 这 .自 ,我们有
现在,
因此,与 ,我们得到 和之前的答案一样,但是计算起来快多了。
任何复杂的数 可以写在<一个target="_blank" rel="nofollow" href="//www.parkandroid.com/wiki/polar-coordinates/">极坐标形式一个>作为
在哪里 和 .考虑平方根,将其幂提高到一半并应用<一个target="_blank" rel="nofollow" href="//www.parkandroid.com/wiki/de-moivres-theorem/">De Moivre定理一个>: