今天你想看什么

揭秘计算平方根的神奇方法!

  看到这个题目,您或许会有两个想法:

  1.按按计算器就知道了,比如:√2=2^0.5=1.4142135623730950488016887242097……;

  2.是不是要介绍“手算开平方”?实在抱歉,曾经的我也不是个十分专心的学生,竟是忘了。当然,百度一下,再度钻研贴文也是可以的,不过兴趣待定。

  其实,本文想说的还就是和想法1有关。您有没有想过:计算器又是怎样计算的呢?

  我不确定计算器背后的算法一定是什么,但我确定的知道一种比较可行的方法:利用迭代函数迭代计算n次方根。今天就先来看看“二次方根”或“平方根”的计算方法。

  二次方根迭代函数如下:

  f(x)=x/2+C/(2*x)

  其中:

  x^2=C

  或

  C^0.5=x

  即:函数中的C是被开方数,x是求解目标“二次方根”。

  (备注:呃,请不要问我这个迭代函数是怎么来的,据说和“泰勒级数”有关,这得从“数学分析”中寻找答案,汗……)

  什么是“迭代”?

  ①猜测一个初始值x0,比如:x0=1(不会猜,就选1);

  ②计算函数值x1,其中:x1=f(x0),即把x0代入迭代函数求值;
揭秘计算平方根的神奇方法!
  ③迭代:x0=x1;

  ④反复循环②③两步直至符合指定的精度要求。

  可见:迭代就是把上一次输出的结果作为下一次输入的结果并反复执行。

  这样做神奇吗?来让我们试试。

  例1.求根号2的值。

  ①x0=1

  ②x1= x/2+C/(2*x)=1/2+2/(2*1)=1.5

  ③x0=x1=1.5

  ④x1= x/2+C/(2*x)=1.5/2+2/(2*1.5)≈1.416666667

  ⑤x0=x1=1.416666667
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  ⑥x1= x/2+C/(2*x)=1.416666667/2+2/(2*1.416666667)≈1.414215686

  ⑦x0=x1=1.414215686

  ⑧x1= x/2+C/(2*x)=1.414215686/2+2/(2*1.414215686)≈1.414213562

  ⑨……

  只需迭代4次就可以得到9位小数精度,足够应付很多计算需要了。

  例2.求1234567的平方根。

  呵呵,手算基本是不可能的,小数位数多,会让人抓狂的,下面是电子表格计算的数据,供参考:

  第1次 1

  第2次 617284

  第3次 308643

  第4次 154323.5

  第5次 77165.74993

  第6次 38590.87441

  第7次 19311.43279

  第8次 9687.68106

  第9次 4907.558926

  第10次 2579.561651

  第11次 1529.078654

  第12次 1168.235696

  第13次 1112.507369

  第14次 1111.111582

  第15次 1111.110706

  ……

  迭代了15次后,达到了一般稳定精度要求。不过,如果初始值不是1,而是与准确值更接近一些,比如1000,则迭代次数会大幅下降,如下:

  第1次 1000

  第2次 1117.2835

  第3次 1111.127757

  第4次 1111.110706

  ……

  仅需4次。初值的选择是很重要的,好的初值估计,算是核心技术。

  本文算是帮您打开了一扇门,但同时,您会发现更多关上的门,比如:三次方根呢?四次、五次、小数次、无理数次……方根呢?比如:被开方数是小数、负数、无理数……呢?呵呵,这会让我们头很大的。

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