开方的计算方法

kuaidi.ping-jia.net  作者:佚名   更新日期:2024-08-01
开方的简便算法

一、开平方的手动算法
此方法是在高一学万有引力和航天时,因需要大量开平方运算又不能用计算器,而被逼无奈研发的。
开平方的整个过程分为以下几步:
(一)分位
分位,意即将一个较长的被开方数分成几段。具体法则是:
1、分位的方向是从低位到高位;
2、每两个数字为一段;
3、分到最后,最高位上可以不满两个数字,但不能没有数字。
如:43046721分位后是43|04|67|21
12321分位后是1|23|21
其中,每段中间的竖线在熟练了以后可不必写。
分位以后,其实就能看出开方后的结果是几位数了,如43046721分位后是四段,那么开方结果就是四位数。
(二)开方
开方的运算过程其实与做除法很类似,都有一个相乘以后再相减的过程。
这里以43046721为例。
分位后是43|04|67|21
运算时从高位到低位,先看前两位43,由于62最接近43而不超过43,因而商(这里找不到合适的字眼,因而沿用除法时的字眼)6,然后做减法(如下图):
6
———————————————
4 3|0 4|6 7|2 1
3 6
————————
7 0 4
这里一次落两位,与除法不同。
下面的过程是整个算法中最复杂的部分,称为造数,之所以用这个词是因为算出最后要减掉的数的过程较为麻烦。
首先,将已商数6乘以2:6×2=12
这里的12不是真正的12,实际上是120,个位上的0之所以空出来是为了写下一个要商的数。
我们不妨假设下一个要商的数为A,我们下面要考虑的问题就是:从0-9中找一个A,使得:
12A×A最接近但不超过上面余下的数704。注意,A在这里代表一个数位,若A=6,那么12A的含义不是12×6,而是126。
以上过程与除法中的试商的过程很类似。
经验证,125×5=625符合要求,因此下一个要商的数就是5。(如下图)

往下依此类推:
65
×2
———
130


1306
× 6
————
7836

656
×2
———
1312


13121
× 1
————
13121



所以,43046721的算术平方根为6561
从开方的过程中我们可以看出,越到后面,计算量越大,因此,凭我们的计算量,再算一些开不尽的数时,如7的算术平方根,其精确程度是非常有限的。
以上就是开平方的一般方法,请列位指教。



二、开立方的手动算法
此方法是昨天刚刚研发成功的,为了应付在由体积求分子半径时产生的开立方的运算。
开立方的方法与开平方的方法很类似,但要复杂很多,如果不能熟练掌握,倒不如按大脸猫说的方法:凑!当然,熟练掌握以后,比凑的方法是快多了。
开立方的过程分以下几步:
(一)分位
与开平方基本一致,只有一点:这次是每三位为一段
(二)开方
这里以41063625为例
第一个要商的数的确定与开平方是类似,只是变成了要找一个数的立方(如下图):
3
——————————————
4 1|0 6 3|6 2 5
2 7
————————
1 4 0 6 3
一次落三位!
下面的造数过程是最麻烦的,流程如下:

1、将已商数乘以3。3×3=9
2、将要商的数乘以3后,向后错一位加在第1步算出的数上:
4×3=12
9
+ 12
———
102
3、将第2步得出的数乘以已商数:102×3=306
4、将要商的数平方以后,向后错一位加在第3步算出的数上
42=16
306
+ 16
————
3076
5、将第4步中算出的数乘以要商的数,使它最接近又不超过余下来的数:
3076×4=12304
12304就是我们要造的数,将这个数代回原来的开方式减掉就可以了。



3 4
——————————————
4 1|0 6 3|6 2 5
2 7
————————
1 4 0 6 3
1 2 3 0 4
—————————————
1 7 5 9 6 2 5
有人肯定会问,你怎么知道要商的数就是4?的确,我一开始也不知道,确定要商的数的过程实际上就是类似开平方中的试商的过程,但这个过程比开平方是要繁琐得多。
当做完造数过程的第1步以后,得出了9这个数,由于不知道应该商几,所以,我们可以先假设商0,那么依据第2步,90×3=270。270错位加一个数,等于扩大了10倍还多,由于我们假设商0,由第3步,270变成了2700。这是我们就要看一看2700乘以一个什么数最接近且不超过14063,这个数可能(这里说“可能”的原因从下文可以看到)就是我们要商的数。乍一看5非常合适,但你要考虑到我们在假设商0时少加了多少东西,所以商5可能就超了。经验告诉我们,4和5都有可能,此时我们可先取5为要商的数,然后进行1-5各步,结果发现的数已经超过了14063,因此4就是我们要商的数。
注:这个试商的过程在熟练了以后是一眼就能看出来的。
下面的步骤可依此类推:
34
×3
————
102
+ 15 (3×5)
————
1035
× 34
————
4140
3105
————
35190
+ 25 52
————
351925
× 5
————
1759625



这里的5是怎么商出来的不用我再说一遍了吧?

整个流程相当繁琐,丢其中任何一步都可能导致前功尽弃,因此必须要求计算准确。熟练了以后,速度是可以保证的。我曾经把手动开方法和凑数法比较过,前者比后者至少快一倍。
另外,值得注意的是:如果已知结果是整数,那么结果最后一位的确定可不必用以上方式,直接根据立方数末位的特异性就可确定,但前提是对1-9的立方表非常熟悉。1-5的立方表同志们应该都很熟悉,以下几个是不常用的:
63=216 73=343 83=512 93=729


结语:这两种方法可用来准确地进行开平方及开立方的运算,只要有耐心,想算几位就算几位。但开立方的过程实在是很复杂,很可能还存在优化方案,但由于时间紧迫,我没有再考虑其他的方法。同志们谁要是有兴趣,可以使这优化这两个算法,我的方法仅供参考。

举个例子,1156是四位数,所以它的算术平方根的整数部分是两位数,且易观察出其中的十位数是3。于是问题的关键在于:如何求出它的个位数a?为此,我们从a所满足的关系式来入手。
根据两数和的平方公式,可以得到
1156=(30+a)^2=30^2+2×30a+a^2,
所以 1156-30^2=2×30a+a^2,
即 256=(30×2+a)a,
也就是说, a是这样一个正整数,它与30×2的和,再乘以它本身,等于256。
为便于求得a,可用下面的竖式来进行计算:
根号上面的数3是平方根的十位数。将 256试除以30×2,得4(如果未除尽则取整数位).由于4与30×2的和64,与4的积等于256,4就是所求的个位数a。竖式中的余数是0,表示开方正好开尽。于是得到 1156=34^2, 或√1156=34. 上述求平方根的方法,称为笔算开平方法,用这个方法可以求出任何正数的算术平方根,它的计算步骤如下:
开方的计算步骤
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“ ' ”这个符号分开(竖式中的11’56),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,所以试商是4);
5.用商的最高位数的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,就把试商减小之后再试(竖式中(20×3+4)×4=256,说明试商4就是平方根的第二位数);
6.用相同的方法,继续求平方根的其余各位上的数。
如碰到开不尽的情况,可根据所要求的精确度求出它的近似值。例如求其近似值(精确到0.01),可列出上面右边的竖式,并根据这个竖式得到。
笔算开平方运算较复杂,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。

参考资料:百度百科-开平方运算

开平方运算也即是开平方后所得的数的平方即原数,也就是说开平方是平方的逆运算。
例:求256的平方根

第一步:将被开方数的整数个位起向左每隔两位划为一段,用逗号分开,分成几段,表示所求平方根是几位数。
例,第一步:将256,分成两段:
2,56
表示平方根是两位数(XY,X表是平方根十位上数,Y表示个位数)。

第二步:根据左边第一段里的数,取该数的平方根的整数部分,作为所要求的平方根求最高位上的数。
例:左边第一段数值是2,2的平方根是大约等于1.414(这些尽量要记得,100以内的,尤其是能开整数的),由于2的平方根1.414大于1和小于2,所以取整数部分是1作为所要求的平方根求最高位上的数,即所要求的平方根最高位X是1。

第三步: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。
例:第一段数里的数是2.第二步计算出最高数是1
2减去1的平方=1
将1与第二段数(56)组成一个第一个余数:156

第四步:把第二步求得的最高位数(1)乘以20去试除第一个余数(156),取所得结果的整数部分作为第一个试商。
例: 156除以(1乘20)=7.8
第一个试商就是7

第五步:第二步求得的的最高位数(1)乘以20再加上第一个试商(7)再乘以第一个试商(7)。
(1*20+7)*7
如果:(1*20+7)*7小于等于156,则7就是平方根的第二位数.
如果:(1*20+7)*7大于156,将第一个试商7减1,即用6再计算。
由于:(1*20+6)*6=156所以,6就是第平方根的第二位数。

例:求55225的平方根
第一步:将被开方数的整数个位起向左每隔两位划为一段,用逗号分开,分成几段,表示所求平方根是几位数。
例,第一步:将55225,分成三段:
5,52,25
表示平方根是三位数(XYZ)。

第二步:根据左边第一段里的数,取该数的平方根的整数部分,作为所要求的平方根求最高位上的数。
例:左边第一段数值是5,5的平方根是(2点几)大于2和小于3,所以取整数部分是2作为所要求的平方根求最高位上的数,即所要求的平方根最高位X是2。

第三步: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。
例:第一段数里的数是5.第二步计算出最高数是2
5减去2的平方=1
将1与第二段数(52)组成一个第一个余数:152
第四步:把第二步求得的最高位数(2)乘以20去试除第一个余数(152),取所得结果的整数部分作为第一个试商。
例: 152除以(2乘20)=3.8
第一个试商就是3

第五步:第二步求得的的最高位数(2)乘以20再加上第一个试商(3)再乘以第一个试商(3)。
(2*20+3)*3
如果:(2*20+3)*3小于等于152,则3就是平方根的第二位数.
如果:(2*20+3)*3大于152,将第一个试商3减1,即用2再计算。
由于:(2*20+3)*3小于152所以,3就是第平方根的第二位数。

第六步:用同样的方法,继续求平方根的其他各位上的数。用上一个余数减去上法中所求的积(即152-129=23),与第三段数组成新的余数(即2325)。这时再求试商,要用前面所得到的平方根的前两位数(即23)乘以20去试除新的余数(2325),所得的最大整数为新的试商。(2325/(23×20)的整数部分为5。)
  7.对新试商的检验如前法。(右例中最后的余数为0,刚好开尽,则235为所求的平方根。)

开方的计算方法:
一个数的2次方根称为平方根,3次方根称为立方根,各次方根统称方根。
在实数范围内,任一实数的奇数次方根有且仅有一个,正实数的偶数次方根是两个互为相反数的,负实数不存在偶数次方根,零的任何次方根都是零,在复数范围内,无论n是奇数或偶数,任一个非零的复数的n次方根都有n个。
开平方是平方的逆运算,只要我们知道平方的计算方法,开平方就迎刃而解了。
我们令十位数值为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。

开方(英文rooting),指求一个数的方根的运算,为乘方的逆运算(参见“方根”词条)。在中国古代也指求二次及高次方程(包括二项方程)的正根。
中文名
开方
外文名
rooting
解释
一个数的方根的运算
类别
数学(代数)
适用范围
数理科学
快速
导航
方根方法计算机程序代码
汉语释义
数学术语。求方根的运算。对“乘方”而言。
《周髀算经》卷上“勾股圆方图” 汉 赵君卿 注:“勾股各自乘,并之为弦实,开方除之,即弦也。”
见方。
《南史·到溉传》:“遭母忧,居丧尽礼。所处庐开方四尺,毁瘠过人。”
开药方。也说开方子。
《再生缘》第五七回:“从此下官抛弃了,再不去,开方诊脉作医生。”
鲁迅 《自序》:“因为开方的医生是最有名的,以此所用的药引也奇特。”
谢觉哉 《不惑集·》:“﹝我﹞很小就知道中医开方子,允许写白子(即简字或错用字),叫‘药白眼’。”
求算面积。
《明史·食货志一》:“ 万历 六年,帝用大学士 张居正 议,天下田亩通行丈量,限三载竣事。用开方法,以径围乘除,畸零截补。於是豪猾不得欺隐,里甲免赔累,而小民无虚粮。”
清 魏源 《圣武记》卷六:“ 利玛窦 、 南怀仁诸地图,开方计里,眉灿星胪。”
清 冯桂芬 《绘地图仪》:“今 江 南州县有鱼鳞册,犹沿其制,惟有明以前,绘图不知计里开方之法,图与地不能密合,无甚足用。”

开根号的计算方法



一个数的2次方根称为平方根,3次方根称为立方根,各次方根统称方根,在实数范围内,任一实数的奇数次方根有且仅有一个,正实数的偶数次方根是两个互为相反数的,负实数不存在偶数次方根,零的任何次方根都是零,在复数范围内,无论n是奇数或偶数,任一个非零的复数的n次方根都有n个
手动开平方的计算步骤:

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;

3、用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;

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;

5、用商的最高位数的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;

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。笔算开平方运算很繁琐,在实际中应用较少。

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