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算術根和算術平方根的差别

生活 更新时间:2024-07-18 23:27:00

《這篇文章适合任何知道根号的學生及學生家長,小學教師,中學老師; 任何童心未泯的老兒童,青壯年, 及任何一位希望重學一遍初等數學的數學教育者。》

平方,立方的數學概念其實在學生學十進制計數時就已有接觸。10的平方(也叫二次方)是百,10的立方(也叫三次方)就是千,百的平方是萬,萬的平方是億。所以,說學生在一年級就學了平方和立方也不為過。好玩的是(假如你不覺得奇怪),平方,立方的逆運算:開平方根和開立方根卻要等到七年級的下半學期。這裡先不管這個時間上的大跳越, 倒是由此也可以想象平方根,立方根應該是個非常困難的概念。

平方根的定義也不是那麼可怕。你若問什麼數的平方是百,大部分人稍有遲疑,也會答出:是10。據此,我們定義:100的一個平方根是10。是的,10隻是一個100的平方根。那另一個是什麼? 對的,是 -10。由于負負得正,我們稍作思考也能領悟:除0以外,一個數的平方根應該是兩個。那困難從哪裡來?

我們來試着問個類似問題:什麼數的平方是2?大部分成人可能沒有遲疑就答出:是根号2, 或負的根号2。學生沒聽過根号2,我們也可以解釋:因為沒有整數的平方是2,所以我們就“造”個新數(或新記号)根号2來代表這個數。至于有關根号2的更多傳說(比如,傳說這是個沒有道理的數---無理數),有精力可以去聽聽,沒精力,就讓它繼續傳說下去也無妨。對這些傳說的不理解可能是學生害怕根式的原因之一。

算術根和算術平方根的差别(那算術立方根呢)1

根号2的傳說

假如一個無理數沒把你吓退,那我們繼續。有什麼數,它的平方是個負數嗎?覺得這又是個傳說?是的,我們以後的寫作裡再提起它---虛數,複數的概念可以由此引出。單是考慮數的平方根運算就會産生“無理數”和“複數”兩個大概念,無疑,根式的引入對一般學生而言會是很大的挑戰。

這裡隻考慮正數的平方根。

從上面的例子裡,我們看到,對一個正數來說,它有兩個平方根:一個是正,一個是負。由此,中文教科書上做如下定義。

算術根和算術平方根的差别(那算術立方根呢)2

平方根的定義

隻看平方根的話,這個算術平方根的名詞也沒什麼害處,無非就是指正數的正的平方根。但是,假如我們考慮一般的n-次根的話就有很多疑惑。比如你問我:算術立方根是什麼?我就無言以對了。

我們來看看立方根的例子。你若問什麼數的立方是千,大部分人還是會答出:是10。因此,我們定義:1000的立方根是10。還有别的立方根嗎? 你會搖頭了。因為隻有“一個”1000的立方根,好像就沒必要引入“算術立方根”了。有沒有算術4次根?好像也沒地方提過。

把平方根和立方根做如此分類(一個有“算術”根,一個沒有)并不是一個好的策略,反倒容易引起不必要的誤解。 我們更提倡統一地稱一個正數的“算術平方根”為“主平方根”(principal square root)。或簡單地稱為正平方根。也想提醒大家,英文裡也不常見 “arithmetic square root”, 一般用 “principal square root”。

因為已經有關于根式的衆多傳說,我們不妨告訴學生多一個傳說:任何一個非零的數都有n個不同的n-次根。不幸的是,你在實數域裡也許一個都看不到。在學習了複數以後我們會定義任給的複數的n-次根,以及它的 “主n-次根”。我們會确定任何正數的“主n-次根”都是正數!因而中文教科書上的算術平方根就是主平方根。

有興趣的讀者可以在諸子數學第一冊的第17章讀到1和-1的所有4次方根(為大家的方便,列表如下)。

算術根和算術平方根的差别(那算術立方根呢)3

1和-1各有4個4次根

也許,告訴了學生任何數都有n個n-次根,大家反倒更坦然對待根式了。也許他們也更期待學習虛數和複數了。

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