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平方根


SqrtReal
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一個數 x 的平方根是一個數 r,使得 r^2=x。當寫成 x^(1/2) 的形式,或者特別是 sqrt(x) 時,x 的平方根也可以稱為根式根式。因此,平方根是 n次根,其中 n=2

請注意,任何正實數都有兩個平方根,一個正數和一個負數。例如,9 的平方根是 -3+3,因為 (-3)^2=(+3)^2=9。任何非負實數 x 都有唯一的非負平方根 r;這被稱為主平方根,並寫作 r=x^(1/2)r=sqrt(x)。例如,9 的主平方根sqrt(9)=+3,而 9 的另一個平方根是 -sqrt(9)=-3。在通常用法中,除非另有說明,“平方根”通常指主平方根。主平方根函式 sqrt(x)f(x)=x^2x>=0 時的反函式

SqrtReImAbs
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實部
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任何非零複數 z 也都有兩個平方根。例如,使用虛數單位 i-9 的兩個平方根是 +/-sqrt(-9)=+/-3i。數字 z主平方根表示為 sqrt(z) (如同正實數情況),並由 Wolfram 語言函式返回Sqrt[z].

當考慮正實數 x 時,可以使用 Wolfram 語言函式Surd[x, 2] 來返回實平方根。

複數 z=x+iy 的平方根由下式給出

 sqrt(x+iy)=+/-(x^2+y^2)^(1/4){cos[1/2tan^(-1)(x,y)]+isin[1/2tan^(-1)(x,y)]}.
(1)

此外,

 sqrt(x+iy)=1/2sqrt(2)[sqrt(sqrt(x^2+y^2)+x)+isgn(y)sqrt(sqrt(x^2+y^2)-x)].
(2)

正如在上圖中可以看到的,複數平方根函式的虛部沿著實軸有一個分支切割線

有許多平方根演算法可以用來逼近給定(正實數)數字的平方根。這些演算法包括 Bhaskara-Brouncker 演算法和 Wolfram 迭代。最簡單的 sqrt(n) 演算法是牛頓迭代法

 x_(k+1)=1/2(x_k+n/(x_k))
(3)

其中 x_0=1

2 的平方根是無理數 sqrt(2) approx 1.41421356 (OEIS A002193),有時被稱為畢達哥拉斯常數,它具有簡單的週期連分數 [1, 2, 2, 2, 2, 2, ...] (OEIS A040000)。3 的平方根是無理數 sqrt(3) approx 1.73205081 (OEIS A002194),有時被稱為狄奧多羅斯常數,它具有簡單的週期連分數 [1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, ...] (OEIS A040001)。一般來說,所有正整數的平方根的連分數都是週期性的。

形如 sqrt(a+/-bsqrt(c))巢狀根式有時可以透過等式簡化為簡單的平方根

 sqrt(a+/-bsqrt(c))=sqrt(d)+/-sqrt(e).
(4)

平方得到

 a+/-bsqrt(c)=d+e+/-2sqrt(de),
(5)

因此

a=d+e
(6)
b^2c=4de.
(7)

求解 de 得到

 d,e=(a+/-sqrt(a^2-b^2c))/2.
(8)

例如,

 sqrt(5+2sqrt(6))=sqrt(2)+sqrt(3)
(9)
 sqrt(3-2sqrt(2))=sqrt(2)-1.
(10)

SimplifyWolfram 語言的 Simplify 命令不應用此類簡化,但是FullSimplify會應用此類簡化。一般來說,根式去巢狀是一個難題 (Landau 1992ab, 1994, 1998)。

反函式的反直覺性質是

 sqrt(z)sqrt(1/z)={-1   for I[z]=0 and R[z]<0; undefined   for z=0; 1   otherwise,
(11)

因此,預期的恆等式(即,sqrt(z) 的抵消)不沿著負實軸成立。


另請參閱

立方根, n次根, 巢狀根式, 牛頓迭代法, 主平方根, 畢達哥拉斯常數, 二次根式, 根式, , 單位根, 平方數, 平方根演算法, 平方根不等式, 平方三角數, 根式, 狄奧多羅斯常數 在 課堂中探索此主題

相關的 Wolfram 網站

http://functions.wolfram.com/ElementaryFunctions/Sqrt/

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參考文獻

Landau, S. "A Note on 'Zippel Denesting.' " J. Symb. Comput. 13, 31-45, 1992a.Landau, S. "Simplification of Nested Radicals." SIAM J. Comput. 21, 85-110, 1992b.Landau, S. "How to Tangle with a Nested Radical." Math. Intell. 16, 49-55, 1994.Landau, S. "sqrt(2)+sqrt(3): Four Different Views." Math. Intell. 20, 55-60, 1998.Sloane, N. J. A. “整數序列線上百科全書”中的序列 A002193/M3195, A002194/M4326, A040000, and A040001Spanier, J. and Oldham, K. B. "平方根函式 sqrt(bx+c) 及其倒數", "函式 bsqrt(a^2-x^2) 及其倒數", 和 "函式 bsqrt(x^2+a)." 第 12、14 和 15 章,函式圖集。 Washington, DC: Hemisphere, pp. 91-99, 107-115, and 115-122, 1987.Williams, H. C. "對 sqrt(D) 的平方根的連分數展開週期的長度的數值研究。" Math. Comput. 36, 593-601, 1981.

在 中被引用

平方根

請引用為

Weisstein, Eric W. “平方根。” 來自 Web 資源。 https://mathworld.tw/SquareRoot.html

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