多種方法算算√107的近似值

本文主要內容:介紹線性穿插、微分、極限及泰勒展開等方法,計算√107的近似值。

多種方法算算√107的近似值

4與4.0的區別

※.線性穿插法計算近似值

設√107=x,並找與之最近的兩個完全平方數,有:

√100=10,

√107=x,

√121=11,用線性穿插得:

(107-100)/(121-107)=(x-10)/(11-x)

7(11-x)=14(x-10)

21x=217

x=31/3≈10.344.

※.微分法計算近似值

∵dy=f'(x)dx,f(x)=√x,

∴dy=dx/(2√x)

對於本題有:

√107-√100=(107-100)/(2√100)

√107=√100+7/(2*10)

√107=10+7/20

≈10.35.

※.極限法計算近似值

原理為當x趨近無窮小時,有(1±x)^a≈1±ax,其中a為不為1的常數。

對於本題:

√107=√(100+7)

√107=√[100(1+7/100)]

=10√(1+7/100)

=10*[1+7/(2*100)]

=10+7/20

≈10.35.

※.泰勒展開式計算近似值

多種方法算算√107的近似值


∵f(x)=f(x0)/0!+f'(x0)(x-x0)/1!+f"(x0)(x-x0)^2/2!+O(x^3)

∴f(x)=f(x0)+f'(x0)(x-x0)+f"(x0)(x-x0)^2/2+O(x^3)

其中O(x^3)表示x的三次無窮小。

對於本題冪函數y=f(x)=√x,有:

f'(x)=(1/2)x^(-1/2),f"(x)=-(1/4)x^(-3/2)。

f(x)≈f(x0)+(1/2)x0^(-1/2)(x-x0)-(1/8)x0^(-3/2)*(x-x0)^2。

對於本題,x=107,x0=100,x-x0=7,代入得:

√107

≈√100+(7/2)*100^(-1/2)-(1/8)*7^2*100^(-3/2)

≈10+(7/2)*10^(-1)-(1/8)*7^2*10^(-3)

≈10+7/20-7^2/(8*10^3)

即:

√107≈10.3438。


結論拓展分析:

1.本次近似計算以保留四位小數為主,從精確度來看,精確度最高的是泰勒展開式法,其次是線性穿插法。

2.所求的某個數a的算術平方根,由於與a相鄰有兩個可開方數,一般在近似計算中選取與之最近的一個可開方數。


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