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        古人如何開平方

        2019-03-29 00:53:02◎吳
        初中生世界 2019年9期
        關(guān)鍵詞:方法

        ◎吳 琨

        在金庸的武俠小說中,常常出現(xiàn)與中國古代數(shù)學有關(guān)的內(nèi)容,比如在《射雕英雄傳》之中就有這么一段情節(jié):

        黃蓉坐了片刻,精神稍復,見地下那些竹片都是長約四寸,闊約二分,知是計數(shù)用的算子。再看那些算子排成商、實、法、借算四行,暗點算子數(shù)目,知她正在計算五萬五千二百二十五的平方根。這時“商”位上已記算到二百三十,但見那老婦撥弄算子,正待算那第三位數(shù)字。黃蓉脫口道:“五!二百三十五!”

        那老婦吃了一驚,抬起頭來,一雙眸子精光閃閃,向黃蓉怒目而視,隨即又低頭撥弄算子。這一抬頭,郭、黃二人見她容色清麗,不過四十左右年紀,想是思慮過度,是以鬢邊早見華發(fā)。那女子搬弄了一會,果然算出是“五”,抬頭又向黃蓉望了一眼,臉上驚訝的神色迅即消去,又見怒容,似乎是說:“原來是個小姑娘。你不過湊巧猜中,何足為奇?別在這里打擾我的正事。”順手將“二百三十五”五字記在紙上,又計下一道算題。

        這段故事當中,郭靖與黃蓉被鐵掌幫追殺,郭、黃二人無意中闖到瑛姑的小屋中,正巧撞見瑛姑正在算這樣一道開平方的問題。

        那么小說當中,宋朝人用來計算平方根的方法是什么呢?我們今天就來介紹一下。

        小說中所提到的這種計算平方根的方法叫做增乘開平方法,是由我國古代數(shù)學家賈憲在十一世紀中葉所提出來的,其方法與意大利數(shù)學家魯裴尼和英國數(shù)學家霍納所提出來的高次方程數(shù)值解法相同,但比他們早了750年。

        那么增乘開平方法是如何來計算一個數(shù)的平方根的呢?我們就以小說中瑛姑所計算的求55225的平方根這個問題為例(為了便于理解,我們就直接用阿拉伯數(shù)字來表示):

        首先我們把55225放入實這一行;

        商實法借萬 5千 5百 2十 2個 5

        (1)由于55225是一個五位數(shù),因此我們估算商應(yīng)當是一個三位數(shù),并且由于萬位上的數(shù)是5,所以估計商的百位數(shù)是2(200的平方是40000,而300的平方是90000,所以商的百位數(shù)一定是2);

        (2)令借為1,法的值則為借乘商(1×2);

        商實法借萬 5 2 1千 5百2 2十 2個 5

        (3)更新實,使之為原實減去商乘法(5-2×2=1),則新實為1;

        商實法借萬 1 2 1千 5百2 2十 2個 5

        (4)更新法為商乘借加到舊法上(2+2×1=4);

        商實法借萬 1 4 1千 5百2 2十 2個 5

        (5)將法后移一位,借后移兩位。

        商實法借萬 1千 5 4百2 2 1十 2個 5

        然后我們再次重復(1)到(5)的循環(huán):

        (1)估算商的十位為3(3×4000=12000<15225);

        商實法借萬 1千 5 4百2 2 1十3 2個 5

        (2)更新法,為原法加十位商乘借(4000+3×100=4300);

        商實法借萬 1千 5 4百2 2 3 1十3 2個 5

        (3)更新實,使之為原實減去商乘法(15225-4300×3=2325),則新實為2325;

        萬 千商實法借2 4百2 3 3 1十3 2個 5

        (4)更新法為商乘借加到舊法上(43+3×1=46);

        萬 千商實法借2 4百2 3 6 1十3 2個 5

        (5)將法后移一位,借后移兩位。

        萬 千商實法借2百2 3 4十3 2 6個 5 1

        第二輪結(jié)束,第三輪開始,再一次重復這五個步驟:

        (1)估算商的個位為5;

        萬 千2商實法借百2 3 4十3 2 6個5 5 1

        (2)更新法,為原法加個位商乘借(460+5×1=465);

        萬 千商實法借2百2 3 4十3 2 6個5 5 5 1

        (3)更新實,使之為原實減去商乘法(2325-465×5=0)。

        萬 千商實法借百2 4十3 6個5 0 5 1

        到這一步我們驚喜地發(fā)現(xiàn),實的值為0了,也就是說我們最后解出來了55225的平方根為235。

        我們可以再驗證一下,計算235的平方,發(fā)現(xiàn)235的平方果然是55225,也就是說我們的計算結(jié)果是正確的。

        增乘開平方法其實一共就五個步驟:估算商,用商乘借加到法上,實減去商乘法,再用商乘借加到法上,法后移一位,借后移兩位。然后只要不斷地循環(huán)上述步驟,直到實為0,此時的商就是我們所求的平方根的值啦。

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