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常用的三大類乘法速算法

生活 更新时间:2025-01-16 07:44:22

常用的三大類乘法速算法(計算兩個接近100的數字乘積的神奇算法)1

這個發現讓我非常開心,盡管我并不是發現這個規律的第一人。當時,我正在求解和為20的兩個數字(例如10和10,9和11)的最大乘積。我發現,當這兩個數字都是10時,它們的乘積可能是最大的。結果,下圖揭示的規律證實了我的猜想。

和為20的兩個數字的乘積


這個規律沒有任何錯誤。随着兩個數字


之間的差不斷增大,它們的乘積卻越來越小。這些乘積與100的差是多少呢?答案是1、4、9、16、25,也就是1^2、2^2、3^2、4^2、5^2,以此類推。這個規律是不是始終有效呢?我決定驗證一下和為26的兩個數字是否也符合這個規律。

和為26的兩個數字的乘積

同樣,當這兩個數字相等時,它們的乘積最大,而且這些乘積與169的差依次為1、4、9,等等。在驗證了幾次之後,我确信這個規律是正确的。(我會在下文中用代數方法證明它。)然後我發現,我可以用這個規律快速地完成平方運算。

假設要計算13的平方數。我們無須直接計算13 × 13,而可以進行更簡單的計算:10×16 = 160。這個得數與正确答案已經非常接近了。由于這兩個因數與13分别相差3,因此還需要在它們乘積的基礎上加上3^2。即

132 =(10×16) 32 = 160 9 = 169

再試一次,利用這個方法計算98 × 98。一個因數加上2等于100,另一個因數減去2等于96,在100×96的乘積基礎上加上2^2。即

98^2 =(100×96) 2^2 = 9 600 4 = 9 604

如果某個數的個位數是5,進行平方運算時就會特别簡單,因為該數字分别加、減5之後,兩個因數的個位數都是0。例如:

352 =(30×40) 5^2 = 1 200 25 = 1 225

552 =(50×60) 5^2 = 3 000 25 = 3 025

852 =(80×90) 5^2 = 7 200 25 = 7 225

現在,試試看如何計算59^2。因數59分别加、減1之後,算式就變為:59^2 = (60 × 58) 12。但是,60 × 58怎麼心算呢?答案是:由左至右。先忽略60後面的那個0,用從左至右的方法計算6 × 58:6 × 50 = 300,6 × 8 = 48。然後,把這兩個數字(從左至右)相加,得到348。因此,60 × 58 = 3 480。那麼

59^2 =(60×58) 1^2 = 3 480 1 = 3 481

延伸閱讀

下面,我們通過代數運算來解釋其中的道理。

A^2 = (A d) (A–d) d^2

其中A是平方運算的底數,d是A與離其最近的簡便數字的差(當然,d取任意值時,上述公式都成立)。例如,計算59的平方數時,A = 59,d = 1。根據公式,計算(59 1)×(59–1) 1^2就可以得出答案。

在你對兩位數的平方運算感到得心應手之後,還可以利用這個方法完成三位數的平方運算。例如,如果我們知道12^2 = 144,那麼

112^2 = (100×124) 12^2 = 12 400 144 = 12 544

如果乘法運算中的兩個因數都與100接近,就可以利用類似方法完成計算。第一次看到這個方法時,大家都會覺得它很神奇。

以104×109為例。如下圖所示,我們在每個數字旁邊寫上該數字與100的差。然後,将第一個數字與第二個差相加,即104 9 = 113。再将兩個差相乘,即4×9 = 36。最後,将這兩個運算步驟的得數寫到一起,答案就會神奇地出現在你的眼前。

常用的三大類乘法速算法(計算兩個接近100的數字乘積的神奇算法)2

看着數字的這些規律,有人禁不住會問:“這些規律确實很有意思,但是它們有什麼用處呢?”對于這樣的問題,任何藝術家都會嗤之以鼻,因為在他們眼中,這些優美的規律本身就是一種美!大多數數學家也會有同樣的反應。而且,對這些規律的理解越深入,就越能體會其中蘊藏的美。有的規律不僅優美,還可以用來解決某些實際問題。

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