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并代入,那么
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化简得
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毫无疑问
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的一个解 。
我们得到了
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,而这不是一个巧合 。事实上,
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是递推式
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的一个不动点 。
换句话说,如果
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, 那么
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,保持“原地不动”,故名为“不动点” 。
根据巴拿赫不动点定理,由于此递推公式在
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区间内为一压缩映射,数列{a_n}将收敛于该区间内的不动点
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。这就是巴比伦法能不断逼近根号2精确值的原因 。
(注:篇幅所限,省略巴拿赫不动点定理的具体描述、压缩映射的定义、递推公式为压缩映射的推导过程) 。
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巴比伦法其实是牛顿法的一个特例 。在实际求解形如f(x)=0的方程的过程中,我们并不总有简单的方法直接求出x的精确数值,而需要近似地求x的数值解 。
牛顿法就是最常用求数值解的方法之一,其递推公式如下:
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其中,
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表示函数f在x_n处的导数 。
牛顿法的本质是不断求函数f(x)在x_n处的切线与x轴的交点,以达到逼近正解的目的 。下面这张动图形象地解释了牛顿法的原理 。
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对于求解根号2这个特例,其实我们求的是
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这个方程的正数解 。那么我们可以记
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代入牛顿法的一般递推公式,可得
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这还原了巴比伦法的递推公式 。
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虽然小学生都知道根号2约等于1.414,但推导过程其实已经超出了中学数学的范围——不仅是中国中学数学课本,也包括全世界的数学课本 。
无论是牛顿法还是巴拿赫不动点定理,都只有在大学的数学课中才会涉及到 。因此,中国学生不了解根号2的推导原理,而英国学生、美国学生、法国学生也不了解 。这是一件非常正常的事,并不能说明“亚洲人的数学能力其实很差” 。
本文的目的,则是让更多的读者了解,
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【根号20等于多少 根号2等于多少 根号2等于多少 数学】究竟是怎么来的 。希望各位读者阅读本文后有所收获 。
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