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速算与巧算7:快速“开方”!一学就会

(2016-08-07 12:56:22)
 
一、笔算开平方


     手工开方这话题刚一提出,就有网友感兴趣,到底怎么样就能徒手开方?什么地方教手工开平方? 首先说,手工开方不是奥数,但凡是能够理解平方与开平方定义的小学生,经过三五道题的训练,都能掌握这套独特的算术运算。严格说,手工开方就是祖冲之求解圆周率的主要手段,只不过他老人家无奈地只能用小小竹片的组合来表达一、二、三、四、五、六、七、八、九 、零、小数点以及加减乘除、乘方、开方、进位、借位等等运算关系。我们试试手工求解314.159265的平方根。通过下面的具体方法,咱们可以记住要点,举一反三。十二三岁哪怕十五六的小孩子学得此术,必能终生不忘。手工求解平方根的直接作用就是人的能力之提高。须知,手工开方是骨灰级的算术,能操此术的人已经不多。另一方面,小孩子若能轻松驾驭此术,必然是不厌其烦、精益求精、注意力必有相当之强度,将来面对任何繁琐问题,自然能够从容不迫,这些品质其实就是素质教育的期望值。手工开方举例如下:
      (1) 分段。就是以小数点为界,向左向右,两位一段。上面的数字就分成为: 03 14 15 92 65 00 00 
      (2) 对第一段03试开方,即选择0 9任一整数,使得其自乘不超过3,显然必取1。于是目标平方根的最高位得为1。
    (3) 把刚刚求得的1,二十倍之,即有20待用。同时以3对1减损之,余数2。
   (4)移下一段数字14,与2拼成214。 
   (5)对第二段数字试开方,即求取一个整数,使得20与这个数字之和再与这个数字之积,充分接近但不超过214。于是试求出数字7,即(20+7)×7=189,不超过214,若28×8=224就不行了。
   (6)前面已经求得两位有效数字17,下面就是求小数部分了。还是先要把已经求得的数字二十倍之,即17×20=340待用。同时214与189相减损,余数25。
       (7) 再次下移一段数字15,与25拼成2515。然后试求一个数字,使得340与其之和再与其相积不超过2515,于是求得7,即(340+7)×7=2429,不超过2515。
   (8)把已经求得的所有数字,不考虑小数点,二十倍之,即有177×20=3540。同时2515与2429相损,余86。
       (9)前面已经求出17.7,现在继续移下一段数字92,与86拼成8692。然后试求一个数,还是使得不大于这一套,于是有2可以使得2×(3540+2)=7084不大于8692。于是我们就求出了17.72这样四位有效数字。
       (10) 反复回归运用上面的程序,可以继续求得下面的小数依次是4、5、3等等。最后可以说,徒手计算314.1592650000的结果是17.72453。如果再不断补充00数段,可以计算到任意位 ,直到某次余为零,谓之开尽,否则这个平方根就是一个桀骜不驯的无限不循环小数,即无理数。此题综合算式见附件。


1,    具体方法请见图片
 

 

二、利用平方差公式

http://qqadapt.qpic.cn/adapt/0/6d876c3b-a6d9-0064-4039-d9b6ae56f92b/800?pt=0&ek=1&kp=1&sce=0-12-12

三、
印度速算巧开方:大根试除两平均 :大根就是事先估出的那个整数,然后把平均数再次作为大根运用




      前面咱们扼要介绍的手工开方实际上并不难学,掌握起来基本不费脑筋。但是在近乎狂热的应试教育压力之下,这样的素质教育好方法恐难得到推广。开方之术,咱们中国人成就最高。从上古《周髀算经》之勾三股四弦五到三国吴人赵爽的《勾股圆方图》给出的勾股定理证明,从三国刘辉的割圆术到南北朝祖冲之的圆周率,这些中国古代的伟大科学成就,横空出世,领先世界,都够得上当时的诺奖水平。但是这些成就的原理与技术基础,万变不离“开方术”。从祖冲之的圆周率之八位有效数字,折射出咱们华夏先民惊人的科学计算能力。
      世所公认,中国与印度,都是数学大国。一方面就是说咱们中国与印度的信息技术发达,业界称IT产业,特指软件的编创。这在很大程度上要把一个受控过程转化成数学模型,因此直接关乎业界的数学及其水准。另一方面,广义地说,中国人与印度人都有极高的数学天赋。就拿手工开方来说,咱们早就有了精确开方,此处不再详述。籍此机会,给大家介绍印度速算巧开方。
       咱们知道,印度速算风靡世界,至今不衰。传说印度速算大师真的能把一个多少位的天文数字迅速开平方、开立方。人家的独门法术从未公开示人,咱也就不得而知。此处还是暂先说个简单的。
       比方说,用印度速算法估算99的平方根。速算方法是
       1)首先明确,这个方根的整数部分既不是8也不是10,必须是9 ,这个9就是第一个近似值,;
       2)用9去除99,得11,这是第二个近似值
   3)迅速得出这两个近似值的平均数,即(9+11)÷2 = 10,这是第三个近似值
       4)用10去除99,得9.9,这是第四个近似值  ; 
        5)再次求平均数,当然是上一次的10与本次的9.9,得到9.95,这已经是第五个近似值——这个数值无疑具有相当精度了。若还要进一步精确那就反复使用上面的方法求解。实际上,99的平方根六位有效数字是9.94987,那么使用印度估算法很容易就得到9.95,与真值只有0.00013的绝对误差,相当不错了。
       
      比如估算
12的平方根。还是上面的方法。
 
    1)方根整数就是3,此为第一值 ; 
         2)拿312,得4,此为第二值
     334的平均数是3.5,此为第三值 ;
      (4)拿3.5再去除12,保留两位小数,得3.43 ,此为第四值; 
        53.53.43的平均数是3.465,即第五值。没有什么复杂的大型运算,已经得到含有三位小数的12开方精确估算值。对比12的平方根六位有效数字3.46410,可知印度速算名不虚传。
 
       最后,笔者给您提炼出印度速算估方根的七字口诀: 大根试除两平均 (大根就是事先估出的那个整数,然后把平均数再次作为大根运用)。用一分钟记住这个口诀,用十分钟掌握其运算程序达到熟练,同时再练几个题,以后三个月在家长督促下,别忘再做练习,必能终生不忘,不信小孩子计算能力不提高。 

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