刘徽用来说明开平方法的几何图形
看图,用一个正方形来表示被开方数,把它分为七个部分:黄甲幂(a²)、黄乙幂(b²)、黄丙幂(c²)、两个朱幂(ab)、两个青幂【(a b)c】。
看图得出正方形的面积为
(a b c)²=a² 2ab b² 2(a b)c c²=a² (2a b)b [2(a b) c]c
用图示方法来解例题,设a=200,b=30,c=5
得到55225=235²=200² (2×200 30)×30 [2×(200 30) 5]×5
遇到开方不尽的情况,可在整数方根后面带一个分数来表示所求方根的近似值。刘徽在《九章算术》的注里介绍了“不加借算”和“加借算”两种方法。
“不加借算”举例: =484 ,方法是设A=a² r,得
“加借算”举例: =114 ,方法是设A=a² r,得
这两种方法所得近似值较为精确,始创于我国三世纪。阿拉伯到了11世纪也有了同样的方法。另外,刘徽提出了开平方不尽可以续开小数的方法,与现代的方法类似,可以得到任意精确度的平方根近似值。
现代的笔算方法举例:先说定位。一个2位数的平方可能是3位数或4位数。一般而言,一个n位数的平方,是2n-1位数或2n位数。因为开方是乘方的逆运算,所以一个2n-1位数或2n位数的平方根是n位数。因此,很容易确定根的位数:从小数点开始,将被开方数向两边按两个数字一节来分节。根的小数点前后位数和小数点前后节数相等。
笔算12.5开平方
开平方的其他方法:珠算可以开平方、计算尺和查数学用表可以开平方。用不等式可以求根。用对数也可以。木匠有自己的方法来解决开平方和开立方的问题。以下重点介绍巴比伦人开平方的古法。
谈祥柏先生在《乐在其中的数学》一书中介绍了这个巴比伦人使用的古法。这个算法本质上属于迭代法。迭代法也称辗转法,是一种不断用变量的旧值递推新值的过程,跟迭代法相对应的是直接法(或者称为一次解法),即一次性解决问题。这个算法很简单,只需要做除法和求算术平均值。举个例子,大家一看就会。
19是个质数,质数的平方根都是无理数。我们来看看怎么求19的平方根。请看下图:
迭代法计算19的平方根
再看下图,迭代法的精髓——自动纠错,一目了然。
迭代法的精髓——自动纠错
思考题:为什么可以自动纠错?
插播一段课文:小学《语文》五年级上册第24课
古人谈读书
一
敏而好学,不耻下问。
知之为知之,不知为不知,是知也。
默而识之,学而不厌,诲人不倦。
——《论语》
二
余尝谓:读书有三到,谓心到,眼到,口到。心不在此,则眼不看仔细,心眼既不专一,却只漫浪诵读,决不能记,记亦不能久也。三到之中,心到最急。心既到矣,眼口岂不到乎? ——[宋]朱熹
三
盖士人读书,第一要有志,第二要有识,第三要有恒。有志则断不甘为下流;有识则知学问无尽,不敢以一得自足,如河伯之观海,如井蛙之窥天,皆无识者也;有恒者则断无不成之事。此三者缺一不可。
——[清]曾国藩