Hoe de kubuswortel van 4 te berekenen


Beste antwoord

Oorspronkelijk beantwoord: Wat is een goede schatting van de kubuswortel van 4?

De ne wortel van N is een wortel van x ^ nN = 0. De afgeleide van x ^ nN is nx ^ {n-1}, dus gegeven een eerste schatting, x, van de wortel, is een nadere schatting met de methode van Newton

\ qquad F (x) = x- \ dfrac {x ^ nN} {nx ^ {n-1}} = \ dfrac {(n-1) x + \ dfrac {N} {x ^ {n-1}}} {n},

wat het gemiddelde is van ~~ \ underbrace {x, x,…, x,} \_ {\ text {n-1 van deze}} \ text {en} \ dfrac {N} {x ^ { n-1}}. Dit gewogen gemiddelde is logisch als je eenmaal beseft dat zowel x als \ dfrac {N} {x ^ {n-1}} schattingen zijn van de n-de wortel van N, dat ze in tegengestelde richtingen “uit” zijn , en dat x een n-1 keer betere schatting is dan \ dfrac {N} {x ^ {n-1}}.

~

Laten we nu de methode toepassen …

Laat N = 4. Laat x je schatting zijn van de kubuswortel van 4. Begin met een goede gok, zoals x = 2. Bereken dan

\ qquad F (x ) = \ dfrac {2x + \ dfrac {N} {x ^ 2}} {3} ~~ om een ​​betere schatting te krijgen.

In dit geval

\ qquad F (2) = \ dfrac {2 \ times2 + \ dfrac {4} {2 ^ 2}} {3} = \ dfrac {5} {3} \ approx 1.66666667…

Herhaal vervolgens met x = \ dfrac {5} {3}

\ qquad F \ left (\ dfrac {5} {3} \ right) = \ dfrac {\ dfrac {2 \ times5} {3} + \ dfrac {4 \ times 3 ^ 2} {5 ^ 2}} {3} = \ dfrac {358} {225} \ ongeveer 1.5911111 …

Dit is een benadering die goed is voor ongeveer 3 significante cijfers, dus laten we het nog een keer doen,

\ qquad F \ left (\ dfrac {358} {225} \ right) = \ dfrac { \ dfrac {2 \ times 358} {225} + \ dfrac {4 \ times 225 ^ 2} {358 ^ 2}} {3} = \ dfrac {34331981} {21627675} \ ongeveer 1.58740969614163 …

Dit is goed voor ongeveer 6 significante cijfers. Bij elke herhaling verdubbelt het aantal juiste cijfers ongeveer.

Antwoord

Afhankelijk van hoeveel je weet in wiskunde, zijn er 2 mogelijke manieren:

  1. Gebruik logaritmen
  2. Gebruik iteratieve methoden (bisectiemethode, Newton-Raphson-methode enz.)

Logaritmen- Neem x = 2 ^ {1/3}

Dus log (x) = 1/3 * log (2)

log (x) = 1/3 * 0.30102999 = 0.100343 (ongeveer)

daarom x = antilog (0.100343) = 1.2599 (ongeveer)

Iteratieve methoden- Ik zal laten zien met de halveringsmethode, je kunt andere proberen als je wilt. (Het proces is bijna hetzelfde.)

Laat x = 2 ^ {1/3}

Dus, x ^ 3 – 2 = 0

Laat f (x) = x ^ 3 – 2

We kiezen twee waarden zodat de ene f (x) <0 geeft en de andere f (x)> 0

We zien dat f (x) <0 voor x = 1 en f (x)> 0 voor x = 2. Dus x1 = 1, x2 = 2

Nu nemen we het gemiddelde van deze waarden als nieuwe x

Dus nieuwe x = (1 + 2) / 2 = 1.5

f (1.5) = 1.375> 0

We zien dat zowel 1.5 als 2 waarden geven> 0, dus we gooien 2 weg, omdat het de waarde van f (x) meer weg geeft van 0. We houden alleen waarden van x die de waarde van f (x) dichter bij 0 geven

Dus we nemen x1 = 1 en x2 = 1.5

opnieuw vinden we nieuwe x = (1 + 1.5) / 2 = 1.25

f (1.25) = -0.046875

Nu vinden we verwerp 1 als 1,25 geef de waarde van f (x) dichter bij 0

dus nemen we x1 = 1,25 en x2 = 1,5

Opnieuw vinden we nieuwe x als gemiddelde van deze 2 waarden, vervang f (x) om het teken ervan te zien, en afhankelijk daarvan nemen we onze nieuwe x1- en x2-waarden.

Herhaal dit proces totdat u tevreden bent met uw antwoord (laatste x).

P.S. Deze processen zullen nooit een exact antwoord geven, je moet bij benadering stoppen.

Geef een reactie

Het e-mailadres wordt niet gepubliceerd. Vereiste velden zijn gemarkeerd met *