我们只知道如何使用公式来解决问题,但我们不知道为什么我们可以使用这个公式 。
这就是为什么我高考数学得了140,但我真的一点数学都不懂,也不知道为什么 。我只是善于解决问题,但我从不追求真理 。
虽然这位同学的观点有些偏颇,但她至少提出了一个有价值的问题:“2的平方根等于1.414是怎么推导出来的” 。
今天我们就来聊一聊这个问题,和我们的读者分享二号根的前世今生 。
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在中国互联网上,二的平方根常常与“第一次数学危机”联系在一起 。流行的说法是,毕达哥拉斯学派的一员希帕索斯根据他老师的“勾股定理”(即毕达哥拉斯定理),偶然发现了一个边长为1的对角正方形 。行的长度(即根 2) 不能用有理数表示 。
这一发现违反了毕达哥拉斯学说“万物皆数”,因此希帕索斯被他的弟子们扔进了海里 。然而,毕达哥拉斯学派无法掩盖2的平方根的存在,于是“一切皆数”的数学大厦突然倒塌,引发了“第一次数学危机” 。
这个故事是否是历史真相尚未得到证实 。然而,可以肯定的是,希帕索斯并不是第一个发现根号 2 的人 。
在希帕索斯之前一千多年,大约在公元前 1800 年到 1600 年之间,古代巴比伦人发现了 2 的平方根 。
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在编号为 YBC 7289 的古代巴比伦泥板上,绘制了一个正方形及其两条对角线 。对角线长度用一串数字 1、24、51、10 标记 。由于巴比伦使用的是六十进制,这串数字可以翻译成以下公式:
换句话说,古代巴比伦人知道边长为 1 的正方形的对角线长度约为 1.41421,计算到小数点后 5 位 。
大约 3,700 年前发现古巴比伦人是一项了不起的成就 。
数学家推断古代巴比伦人可能使用了以下算法(因此得名“巴比伦方法”)来逼近二的平方根 。
制作
; 接下来,使用以下递归公式进行计算:
:
【揭晓根号2算法推导详情根号2等于多少怎么算出来的】例如:
那么,a?、a?、a?、a?的数值为:
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可以看出a?的值已经精确到小数点后11位,非常接近2的平方根的精确值,我们只做了4次迭代计算 。
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使用巴比伦方法,Ron 在 2016 年计算了 2 到 10 万亿(10^13) 位)的平方根值 。
小学课本介绍二号根的时候,其实是有解释的 。
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原因:
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对于小学生来说,这种理解已经足够深了 。但是,使用这种方法,很容易猜出1.4、1.41、1.414,然后计算出1.4142,< @1.41421, 1., ... 比巴比伦方法相当费力且效率低得多 。
巴比伦法似乎很有效,但有心的读者可能已经开始嘀咕,“为什么2的平方根是这样计算的?”
好问题 。要回答这个问题,需要相当深刻的数学原理 。让我们保持简短,并尝试用人类语言来解释它 。
巴比伦法的递推公式为
; 如果我们做
并替换,然后
简化
毫无疑问
的一个解决方案 。
我们有
,这不是巧合 。实际上,
是递归的
的一个不动点 。
换句话说,如果
,所以
,保持“原位”,因此得名“不动点” 。
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