开平方指一种数学的运算方式,求一个数a的
平方根的运算,叫做开平方,开平方是平方的逆运算。开平方是一种开方运算。
定义
求一个数a的平方根的运算,叫做开平方(extraction of square root),其中a叫做被开方数。在实数范围内a必须大于或等于零,即a为
非负数;在复数范围内,定义i的平方是-1,即-1的平方根是±i,记作i2=-1。
理论依据
开平方是平方的逆运算,只要知道平方的计算方法,开平方就迎刃而解了。
如果令十位数值为A,个位数值为B,即为A×10+B,根据二数和的平方有:(A×10+B)2=(A×10)2+2(A×10)×B+B2=(A2)×100+(20A+B)×B。
举例说明:例3592计算方法
1、32=9,
2、(20×3+5)×5=325,
3、(20×35+9)×9=6381,
4、将这些数,按两位分节合起来:90000+32500+6381=128881。得3592=128881。
将这些计算步骤倒过来,就是开平方。同理,可以得开立方及n次方的方法。
开方历史
我国古代数学的成就灿烂辉煌,早在公元前一世纪问世的我国经典数学著作《
九章算术》里,就出现了基于算筹的
开平方法。后来又有
北宋数学家
贾宪进一步对开方术完善,形成了成熟的程序化开方方法:
增乘开平方法。
古代算书中有时用“开方”直接指代开平方。如《周髀算经》中的“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之, 即弦。” M相当于直角三角形中,己知勾a、股b,求弦c, ,即开平方运算。宋代《谢察微算经》“用字例义”和明代《算法统宗》“用字凡例”中将“开方”解释成“自乘还原”,即开平方法。
据史料记载,国外直到公元五世纪才有对于开平方法的介绍。
计算步骤
1.将被开方数的
整数部分从个位起向左每隔两位划为一段,用撇号分开,分成几段,表示所求平方根是几位数;
2.根据左边第一段里的数,求得平方根的最高位上的数(竖式中的3);
3.从第一段的数减去最高位上数的平方,在它们的差的右边写上第二段数组成第一个余数(竖式中的256);
4.把求得的最高位数乘以20去试除第一个余数,所得的最大整数作为试商(20×3除256,所得的最大整数是 4,即试商是4);
5.用所求的平方根的最高位数的20倍加上这个试商再乘以试商.如果所得的积小于或等于余数,试商就是平方根的第二位数;如果所得的积大于余数,就把试商减小再试(竖式中(20×3+4)×4=256,说明试商4就是平方根的第二位数);
6.用同样的方法,继续求平方根的其他各位上的数.
如遇开不尽的情况,可根据所要求的精确度求出它的近似值.
例如求 的近似值(精确到0.01),可列出上面右边的竖式,并根据这个竖式得到。
笔算
开平方运算较繁,在实际中直接应用较少,但用这个方法可求出一个数的平方根的具有任意精确度的近似值.
实例1 开方公式
例如,A=5:
5介于2的平方至3的平方;之间。取初始值2.1,2.2,2.3,2.4,2.5,2.6,2.7,2.8,2.9都可以,最好取中间值2.5。
第一步:2.5+(5/2.5-2.5)1/2=2.2;输入值大于输出值,负反馈;
即5/2.5=2,2-2.5=-0.5,-0.5×1/2=-0.25,2.5+(-0.25)=2.25,取2位数2.2。
第二步:2.2+(5/2.2-2.2)1/2=2.23;输入值小于输出值,正反馈;
即5/2.2=2.27272,2.27272-2.2=0.07272,0.07272×1/2=0.03636,2.2+0.03636=2.23636。取3位数2.23。
第三步:2.23+(5/2.23-2.23)1/2=2.236。
即5/2.23=2.2421525,2.2421525-2.23=0.0121525,0.0121525×1/2=0.00607,2.23+0.006=2.236,取4位数。
每一步多取一位数。这个方法又叫反馈开方,即使输入一个错误的数值,也没有关系,输出值会自动调节,接近准确值。
例如A=200:
200介如10的平方至20的平方之间。初始值可以取11,12,13,14,15,16,17,18,19。取15:15+(200/15-15)1/2=14。取19也一样得出14:19+(200/19-19)1/2=14。
14+(200/14-14)1/2=14.1。
14.1+(200/14.1-14.1)1/2=14.14。
实例2 精确开方公式
对于一个要开平方的数C,先试估一个尽可能接近方根的数a,使得C=a2±b,且b≤a,则
例如,√3000:
因为3000=3025-25=552-25
所以√3000≈55-25/(2×55)-252/(8×553)= 54.7722577......,一次性得到了7位有效数字的精确度。