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手工计算平方根的方法

读者需要已经掌握乘法、除法、加法、减法,并且知道什么是平方数(例如 ,4 就是 2 的平方)。

什么是平方根

一个数的平方根,就是 哪个数乘自己等于这个数

  • 例:,所以 9 的平方根是 3。
  • 例:,所以 16 的平方根是 4。

平方根用符号 表示。例如

有些数的平方根不是整数,例如 太小, 太大,所以 在 1 和 2 之间,大约是 1.414。

下面学习四种手工计算平方根的方法。


方法一:分解质因数法(得到最简根式)

这种方法用于把平方根写成 整数乘以根号 的形式,不直接算出小数。

第 1 步:分解质因数

把根号里面的数写成质数相乘。质数是只能被 1 和自己整除的数,例如 2、3、5、7、11……

例:计算

  • 72 可以分解为
  • 写成

第 2 步:找出成对的质数

把相同质数两两配对:

  • 2 出现了三次,可以配成一对(两个 2)和一个单独的 2。
  • 3 出现了两次,正好配成一对(两个 3)。

第 3 步:把每对质数移出根号

每对质数变成一个整数乘在根号外面。

  • 一对 2 变成 2。
  • 一对 3 变成 3。
  • 外面乘起来:
  • 根号里面剩下单独的 2。

结果:

第 4 步(如果需要小数)

如果知道 ,那么

练习: (答案:


方法二:长除法(手动一位一位算小数)

这种方法像做除法一样,可以一步一步算出平方根的小数。

我们用 作为例子,算到小数点后两位。

第 1 步:分组

从小数点开始,向左和向右每两位一组。

2 写作 2 . 00 00
第一组是 2,后面每组是 00

第 2 步:找整数部分

找一个最大的整数 ,使得 不大于第一组数。

第一组是 2。(不大于 2),(大于 2)。所以

写上 1,余数

第 3 步:下拉下一组,找下一位

把下一组 00 拉下来,变成 100。

现在用 当前结果 × 20,然后找一个数字 ,使得 (当前结果×20 + d)× d 不大于 100。

  • 当前结果 = 1,
  • (不大于 100)。
  • (大于 100)。

所以 。把 4 写在上面,余数 。现在上面结果是 1.4。

第 4 步:重复,得到更多小数

再下拉一组 00,变成 400。

当前结果 = 14(注意 14 是 1.4 去掉小数点,当作整数 14 用)。

  • (不大于 400)。
  • (大于 400)。

所以 。上面写 1,得 1.41。余数

再下拉一组 00 得 11900。

当前结果 = 141,

  • (不大于 11900)。
  • (大于 11900)。

,上面写 4,得 1.414。余数

所以

验算:,很接近 2。

长除法口诀:
每两位一组,整数先求。
结果乘二十,找 d 来凑。
乘积不超余,一位一位走。


方法三:近似公式法(快速估算)

当你已经知道一个接近的平方数,可以用公式快速估算。

公式:
如果 接近 ,那么

例子: 估算

  • 已知 。40 更靠近 36,取
  • 所以

真实 ,相差很小。

注意: 这个方法只能得到大约值,不够精确,但计算很快。


方法四:牛顿迭代法(反复改进,越算越准)

这个方法需要你先猜一个数,然后反复用同一个公式改进,每一次都会更接近真实值。

公式:
如果 是你猜的数,那么更好的数是
,其中 是被开方的数。

例子:

  • 先猜 (因为 ,10 靠近 9)。
  • 第一次改进:
  • 第二次改进:

真实 ,第二次结果已经非常准了。

这个方法只需要做加法和除法,适合手算。


四种方法比较表

方法 难度 精确度 需要知道什么
分解质因数 中等 精确(根式) 质数、分解
长除法 较难 任意高精度 耐心、多步乘法和减法
近似公式 简单 较低 附近的一个平方数
牛顿迭代 中等 很高(迭代) 一个初始猜测,除法

总结

  • 如果只需要 根号里面不再有平方数,用 分解质因数法
  • 如果需要 小数结果,并且要很准,用 长除法
  • 如果需要 快速估算,用 近似公式法
  • 如果愿意做几次除法得到 非常精确的结果,用 牛顿迭代法

小练习:

  1. 用分解质因数法化简 。(答案:
  2. 用长除法计算 到小数点后两位。(提示:3.00 00,第一步取 1,余 2,下拉 00 得 200……)
  3. 用近似公式估算 。(取 ,估算

记住,平方根就是“自己乘自己等于原数”的那个数。不会算的时候,可以用上面的方法一步一步算出来。


附录:常用平方根近似值(供参考)

近似值