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快速计算平方根(四种计算非完全平方数算术平方根近似值的方法)

时间:2023-06-18 作者: 小编 阅读量: 3 栏目名: 农业百科

快速计算平方根二分法二分法,顾名思义,即是在某个区间内进行二分查找,取中间值的意思,我们以为例:已知;则取与的中间点,因为,则再取与的中间值,以此类推下去。线性穿插法这种方法利用了算术平方根与完全平方数的性质,我们还是以为例。我们以为例,因为变形,得我们设所求的算术平方根里面的数为,比它略小的完全平方数为,则通过上面的变换,我们得到:这便是极限法的通解。

快速计算平方根?二分法,顾名思义,即是在某个区间内进行二分查找,取中间值的意思,我们以为例:,我来为大家讲解一下关于快速计算平方根?跟着小编一起来看一看吧!

快速计算平方根

二分法

二分法,顾名思义,即是在某个区间内进行二分查找,取中间值的意思,我们以为例:

已知;

则取与的中间点,因为,则再取与的中间值,以此类推下去。

因为非完全平方数算术平方根是无理数,所以算得的区间会无限接近于这个无理数,由此可见,每计算次,所得的结果的误差也就不超过

类似地,还有一种方法叫做逐次逼近法,我们以为例,我们知道,为了计算的小数点后一位,我们可以把、、……全部算出来,当算到,时,我们就可以确定小数点后一位数字,以此类推,我们把,……计算出来,与比较,从而得出小数点后两位……这样,每进行次运算(最坏情况),误差就不大于

但是,用这种方法,越到后面,计算量就越大,但是进步不快,有没有更加简便的方法呢?

平方法

这种方法,主要是以不等式的计算规律,来加快计算速度,我们还是以为例,我们知道

把上式两端各减去,得

上式平方,得

上式平方,得

上式平方,得

上式左右同除以,得

整理,得

观察上式,我们可以看出,我们求出的区间的误差不超过,这比上一种方法计算量要小得多,而且每次取得的进步是平方级别的,按照这样,我们可以算出的小数点后许多位,例如上式,我们化成小数后,得出的范围是。

我们不妨求解地更精确一些,例如从一开始,我们就可以把缩小到更小的范围:

平方,得

再平方,得

再平方,得

再平方,得

同除以,得

整理后化成小数,得

这样,我们就把算到了小数点后第位,仅仅通过次计算,我们就可以使算得的结果与相差不超过!

由此,我们可以证明一下用这种方法,误差是否会越来越小。如果是的近似值,且已知误差()。我们可以取一个更好的近似值(当时),使得

和的误差满足:

我们将不等式两端平方,得

两边同除以,得

当时,,可见的误差比更小。

此外,把不等式两边同时立方,甚至次方,次方,都会得到更加精确的近似值,但是平方较为简单,而多次平方会使误差更小。此外,还可以用这种方法去求一个数立方根的值。

线性穿插法

这种方法利用了算术平方根与完全平方数的性质,我们还是以为例。

把放在中间设为,分别找到前后完全平方数:,

线性穿插,得:

我们再以为例,,

线性穿插,得:

类似地,我们设所求的平方根为,两个完全平方数的算数平方根分别为,,我们得到:

因式分解,得,

整理,得

由此,我们可以推导出

因为,所以只取正根,即

这便是线性穿插法的通解。

极限法

极限法的原理为当趋近无穷小时,有,其中为不为的常数。

我们以为例,因为

变形,得

我们设所求的算术平方根里面的数为,比它略小的完全平方数为,则

通过上面的变换,我们得到:

这便是极限法的通解。

附录
  • 实现二分法

double kaifang(double low,double up){double x=up;double mid=low (up-low)/2;while(fabs(mid*mid-x)>=1e-6){mid=low (up-low)/2;if(mid*mid>x){up=mid;}else if(mid*mid<x){low=mid;}}return mid;}

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