开立方

更新时间:2023-11-27 11:55

求一个数的立方根的运算方法,叫做开立方,是一种开方。它是立方的逆运算,最早在中国的九章算术中有对开立方的记载。

定义

求一个数的立方根的运算方法。

笔算方法

方法一

1.将被开立方数的整数部分从个位起向左每三位分为一组;

2.根据最左边一组,求得立方根的最高位数;

3.用第一组数减去立方根最高位数的立方,在其右边写上第二组数;

4.用求得的最高位数的平方的300倍试除上述余数,得出试商;并把求得的最高位数的平方的300倍与试商的积、求得的最高位数的30倍与试商的平方的积和试商的立方写在竖式左边,观察其和是否大于余数,若大于,就减小试商再试,若不大于,试商就是立方根的第二位数;

5.用同样方法继续进行下去。

方法二

第1、2步同上。

第三步,商完后,落下余数和后面紧跟着的三位,如果后面没有就把余数后面添上三个0;

第四步,将要试商的数代入式子“已商数×要试商数×(10×已商数+要试商数)×30+要商数的立方”,最接近但不超过第三步得到的数者,即为这一位要商的数。

然后重复第3、4步,直到除尽。

历史记载

九章算术

《九章算术》中讲了开平方、开立方的方法,所不同的是古代用筹算进行演算,现以少广章第12题为例,说明古代开平方演算的步骤,“今有积五万五千二百二十五步,问为方几。”答曰:“二百三十五步。”这里所说的步是中国古代的长度单位

开立方原文

开立方

〔立方适等,求其一面也。〕

术曰:置积为实。借一算,步之,超二等。

〔言千之面十,言百万之面百。〕

议所得,以再乘所借一算为法,而除之。

〔再乘者,亦求为方幂。以上议命而除之,则立方等也。〕

除已,三之为定法。

〔为当复除,故豫张三面,以定方幂为定法也。〕

复除,折而下。

〔复除者,三面方幂以皆自乘之数,须得折、议,定其厚薄尔。开平幂者,

方百之面十;开立幂者,方千之面十。据定法已有成方之幂,故复除当以千为百,

折下一等也。〕

以三乘所得数,置中行。

〔设三廉之定长。〕

复借一算,置下行。

〔欲以为隅方。立方等未有定数,且置一算定其位。〕

步之,中超一,下超二等。

〔上方法,长自乘而一折,中廉法,但有长,故降一等;下隅法,无面长,

故又降一等也。〕

复置议,以一乘中,

〔为三廉备幂也。〕

再乘下,

〔令隅自乘,为方幂也。〕

皆副以加定法。以定法除。

〔三面、三廉、一隅皆已有幂,以上议命之而除,去三幂之厚也。〕

除已,倍下,并中,从定法。

〔凡再以中、三以下,加定法者,三廉各当以两面之幂连于两方之面,一隅

连于三廉之端,以待复除也。言不尽意,解此要当以棋,乃得明耳。〕

复除,折下如前。开之不尽者,亦为不可开。

〔术亦有以定法命分者,不如故幂开方,以微数为分也。〕

开根号原理

方法

1、数m开n次方,n位一节为一根,前根均作a,a后需求的根均作b;前根a的位数不断增长,后根b永远作一位根视;直至开尽或开至所需要的位数。

2、首位a根用1~9内n方诀直接确定(随后就无a根系列的事了;或用双根或多位根作a;即将约小于被开数的乘方数的幂底整数值作为a根,再求b=x),b根用“标准固律方程式”或“简易求b方程式”求。

原理

正向乘方式:m=(a+b),n=an+bn+s(s根据n的数字而定值)

逆向开方时:m-a^n=b^n+s=x^n+s;m-a^n-b^n=s;

如二次方的s=2ab;

三次方的s=3abD(D=a+b);

五次方的s=5abD(D^2-ab);

其它任意次方的固律参数照推。

即:b^n=m-a^n-s=c-s(c为可知数,s、b^n为潜态可知数)

例如:(a+b)^3=a^3+b^3+3(a^2)b+3a(b^2)=a^3+b^3+3ab(a+b)= m=a^3+b^3+3abD(D=a+b)

所以:(a+b)^3=m=a^3+b^3+3abD(D=a+b)

其他任意高次方的转换方式理同最简单、用式最短的三次方原理实用式记法。

但m开3次方时,这个原公式帮不上忙了,即必须进行转换。

因此成:(a+b)^3=a^3+b^3+3(a^2)b+3a(b^2)=a^3+b^3+3ab(a+b)=m= a^3+b^3+3abD(D=a+b),

而后面转换成为m=a^3+b^3+3abD(D=a+b),则m开方时就有同二次方一样的公式[求根式]可用了,在任意高次方中理同二次方无异。

也即在实际开高次方或无穷大指数时,或高次方程的运算过程中(注意:求b=x根就是科学上的各种一元n次方的标准方程式),《结构数学》都将现代数学式中的式子按照“结构原理”进行了处理与转换,使它都按照统一规律形式的规律型公式去表达,目的:便于快速简洁的进行运算,并符合“算术公里的无矛盾性标准”。

注意细节

m=(a+b)^2=a^2+b^2+2ab=aa+bb+2ab;这个2ab就是二次方的S;所以二次方都会解!

而:

m=(a+b)^3=a^3+b^3+3(a^2)b+3a(b^2)=aaa+bbb+3aab+3abb=a^3+b^3+3ab(a+b)= a^3+b^3+3abD【D=a+b】;这个3abD就是三次方的S;

又如,m=(a+b)^5=a^5+b^5+5(a^4)b+10(a^3)(b^2)+10(a^2)(b^3)+5a(b^4)= a^5+b^5+5abD(D^2-ab)

五次方的S=5abD(D^2-ab) =5(a^4)b+10(a^3)(b^2)+10(a^2)(b^3)+5a(b^4)。

而这些3ab(a+b)=3abD=S;5abD(D^2-ab) =5(a^4)b+10(a^3)(b^2)+10(a^2)(b^3)+5a(b^4)=S,这个S就是高次方程解的奥秘。

无穷大次方中,你知道了S,那么高次方的解同二次低方解的S=2ab的方式、方法没有任何区别的简单的不值一文钱了,也没有任何解的障碍或称为难题的必要了。

例如,A=5,k=3.

公式:5介于1^3至2^3之间(1的3次方=1,2的3次方=8)

可以取1.1,1.2,1.3,1.4,1.5,1.6,1.7,1.8,1.9,2.0都可以,例如2.0。按照公式:

第一步: ={2.0+[5/(2.0^2-2.0]1/3=1.7}。输入值大于输出值,负反馈;

即5/2×2=1.25,1.25-2=-0.75,0.75×1/3=0.25,

2-0.25=1.75,取2位数值,即1.7。

第二步: ={1.7+[5/(1.7^2-1.7]1/3=1.71}。输入值小于输出值,正反馈;

即5/1.7×1.7=1.73010,1.73-1.7=0.03,0.03×1/3=0.01,

1.7+0.01=1.71。取3位数,比前面多取一位数。

第三步: ={1.71+[5/(1.71^2-1.71]1/3=1.709}。输入值大于输出值,负反馈;

第四步: ={1.709+[5/(1.709^2-1.709]1/3=1.7099}.输入值小于输出值,正反馈;

这种方法可以自动调节,第一步与第三步取值偏大,但是计算出来以后输出值会自动转小;第二步,第四步输入值偏小,输出值自动转大 =1.7099.

当然也可以取1.1,1.2,1.3,...,1.8,1.9中的任何一个。

开平方公式

例如,A=5:

5介于2的平方至3的平方之间。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;

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;

即5/2.2=2.27272,2.27272-2.2=-0.07272,-0.07272×1/2=-0.03636,2.2+0.03636=2.23。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,即使你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。

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