关于运算方法的探讨
即是任何一个实数m开任何一个整数n次方方法的探讨。 m可以是整数,也可以是整数带小数,也可以是纯小数。m为负数时n只能是奇数。
先从二项式(a+b)n说起,n为自然数0,1,2,3,4,5.......直到任意数。
当n=0,(a+b)?=1 n=1,(a+b)1=a+b n=2,(a+b)2=a2+2ab+b2 n=3,(a+b)3=a3+3a2b+3ab2+b3 n=4,(a+b)?=a?+4a3b+6a2b2+4ab3+b? n=5,(a+b)5=a?+5a?b+10a3b2+10a2b3+5ab?+b? (a+b)n展开式为:
an+......+bn共有n+1项,a的幂从第一项n次,以后每项递减一次,直到最后一项为0,b的幂以第一项为0次,以后每项递增一次,直到最后一项为n次。每项系数就构成了杨辉三角形。
1 n=0 1 1 n=1 1 2 1 n=2 1 3 3 1 n=3 1 4 6 4 1 n=4 1 5 10 10 5 1 n=5 ......
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为什么要讨论这些内容?是因为开方中有初商和试商。进行开方时初商容易确定,要确定试商就比较难了。越往后开试商就越难确定。于是想到了二项式定理中(a十b)n,将其中的a当作初商,b当作试商,再利用展开式中各项系数与初商和试商间的关系能否较易确定试商?另外还有一个非常重要的是展开式中将a当作初商,a的幂是n,n-1,n-2......0,b的幂是由0,1,2,3......n因a为主第一项an它的权重最高为10 n,第二项权重为10 n-1......最后一项权重为100,这就是所谓的位高权重。所以可对应为: (a+b)5=a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5
105 104 103 102 101 100
a为初商处在开方结果的最高位,可以是1,2,3......n位数,b为试商只能为一位数。下面以今年今月之数202012开5次方作实例运算,过程如下:
52'02012=11. 5......余876.28125
1,从右至左每5位数为一组,分后第二组只有一位数2。 2,确定初商,它的5次方后应小于2,显然初商只能为1。 3,将1写在2下,再用上面之数减去1,余数为102012。 4,怎么确定试商?
因(a+b)5=a5+5a4b+10a3b2+10a2b3+5ab4+b5
第一项a5中无b与试商无关,只考虑后5项了,即后5项之和
不能大于余数102012,考虑到权重关系,后5项分别为:
5×104×1×b=5×104b
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10×103×1×b2=104b2 10×102×1×b3=103b3 5×10×1×b4=50b4 b5=?
令b=2,第一项为105,已非常接近余数102012,后面还有4个数之和,那肯定超过余数了。所以b只能取1,即试商为1。
5,将b=1代入上5式得5式之和: 5×104+104+103+50+1=61051
将102012-61051=40961为余数。这就得到了初商和第一位试商为11,这个数就是下一步的初商了。
6,再确定小数点后的试商了。这一步11就是初商了。再把上面的余数40961后面添5个0即4096100000,再重复第4步确定第二位试商。
5×104×114b=73205×104b 10×103×113×b2=1331×104b2 10×102×112×b3=121×103b3 5×10×11×b4=55×10b4 b5=?
经过试算b只能小于6,因7x6=42已经大于40了,所以取b=5,这样得:
73205×5×104=3660250000 1331×25×104=332750000 121×125×103=15125000
3
55×625×10=343750 55=3125
以上5个数相加得:4008471875
40961.00000-40084.71875=876.28125......余数。 逆运算:
(11.5)5=201135.71875+876.28125 =202012,即被开方数无误差。
上面只开到小数后面一位,再往下初商就是11.5,再用第4步确定下一位试商。开的位数越多,精确度越高,直到余数趋近于零时,结果就逼近真值了。
下面再给出带小数的实例:
330.5326=3.12...余0.161272
(3.12)3=30.371328+0.161272=30.5326 无误差
50.784129=0.95......余0.0103480625
(0.95)5=0.7737809375+0.0103480625
=0.784129 无误差
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