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快速計算平方根

生活 更新时间:2025-01-27 14:34:26

快速計算平方根?二分法,顧名思義,即是在某個區間内進行二分查找,取中間值的意思,我們以為例:,我來為大家講解一下關于快速計算平方根?跟着小編一起來看一看吧!

快速計算平方根(四種計算非完全平方數算術平方根近似值的方法)1

快速計算平方根

二分法

二分法,顧名思義,即是在某個區間内進行二分查找,取中間值的意思,我們以為例:

已知;

則取與的中間點,因為,則再取與的中間值,以此類推下去。

因為非完全平方數算術平方根是無理數,所以算得的區間會無限接近于這個無理數,由此可見,每計算次,所得的結果的誤差也就不超過

類似地,還有一種方法叫做逐次逼近法,我們以為例,我們知道,為了計算的小數點後一位,我們可以把、、……全部算出來,當算到,時,我們就可以确定小數點後一位數字,以此類推,我們把,……計算出來,與比較,從而得出小數點後兩位……這樣,每進行次運算(最壞情況),誤差就不大于

但是,用這種方法,越到後面,計算量就越大,但是進步不快,有沒有更加簡便的方法呢?

平方法

這種方法,主要是以不等式的計算規律,來加快計算速度,我們還是以為例,我們知道

把上式兩端各減去,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

觀察上式,我們可以看出,我們求出的區間的誤差不超過,這比上一種方法計算量要小得多,而且每次取得的進步是平方級别的,按照這樣,我們可以算出的小數點後許多位,例如上式,我們化成小數後,得出的範圍是。

我們不妨求解地更精确一些,例如從一開始,我們就可以把縮小到更小的範圍:

平方,得

再平方,得

再平方,得

再平方,得

同除以,得

整理後化成小數,得

這樣,我們就把算到了小數點後第位,僅僅通過次計算,我們就可以使算得的結果與相差不超過!

由此,我們可以證明一下用這種方法,誤差是否會越來越小。如果是的近似值,且已知誤差()。我們可以取一個更好的近似值(當時),使得

和的誤差滿足:

我們将不等式兩端平方,得

兩邊同除以,得

當時,,可見的誤差比更小。

此外,把不等式兩邊同時立方,甚至次方,次方,都會得到更加精确的近似值,但是平方較為簡單,而多次平方會使誤差更小。此外,還可以用這種方法去求一個數立方根的值。

線性穿插法

這種方法利用了算術平方根與完全平方數的性質,我們還是以為例。

把放在中間設為,分别找到前後完全平方數:,

線性穿插,得:

我們再以為例,,

線性穿插,得:

類似地,我們設所求的平方根為,兩個完全平方數的算數平方根分别為,,我們得到:

因式分解,得,

整理,得

由此,我們可以推導出

因為,所以隻取正根,即

這便是線性穿插法的通解。

極限法

極限法的原理為當趨近無窮小時,有,其中為不為的常數。

我們以為例,因為

變形,得

我們設所求的算術平方根裡面的數為,比它略小的完全平方數為,則

通過上面的變換,我們得到:

這便是極限法的通解。

附錄
  • 實現二分法

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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