Примени математику - страница 16

стр.

Например, методами задачи 3.6 вычисляются первая цифра 4 и последняя цифра 3 корня кубического из числа 99 252 847. Сосчитав остаток от деления исходного числа на 11, равный остатку от деления на 11 выражения

7 - 4 + 8 - 2 + 5 - 2 + 9 - 9 = 12 (см. признак делимости - задачу 2.20), т. е. равный числу 1, заключаем, что остаток от деления на 11 искомого корня равен 1. После этого из условия, что число 4*3, ас ним и число 3 - x + 4 = 7 - х, должно давать при делении на 11 остаток 1, мы однозначно определяем среднюю цифру х = 6 корня и в конечном счете сам корень 463. Остается лишь убедиться в том, что он действительно удовлетворяет равенству 463>3 = 99 252 847.

3.9. Предложенный алгоритм в разобранном случае базируется на представлении

273 529 = 5*5*10 000 + (2*5*10 + 2)*2*100 + (2*52*10 + 3)*3 = 500*500 + (2*500 + 20)*20 + (2*520 + 3)*3 = 500>2 + 2*500*20 + 20>2 + 2*520*3 + 32 = (500 + 20 + 3)>2, из которого вытекает равенство

В общем же случае алгоритм позволяет представить данное число, являющееся квадратом целого числа, в виде


где числа а>1, a>2, ..., a>n выбираются максимально возможными, кратными соответствующим степеням десяти: 10>n-1, 10>n-2, ..., 10>0, т. е. указывают цифры в соответствующих разрядах десятичной записи корня.

Нахождение корня

по этому алгоритму записывается так:


откуда следует, что искомый корень равен 2874.

3.10. Согласно утверждению задачи 3.3, можно без ограничения общности считать число, из которого требуется извлечь корень, целым и даже сколь угодно большим (если оно положительно), т. е. имеющим больше пар цифр, чем нужно получить знаков в десятичной записи корня. Этого можно достичь временным домножением числа на правильно подобранную четную степень числа 10 и последующим делением значения корня на вдвое меньшую степень числа 10. Если на последнем шагу получается ненулевой остаток, то можно оборвать алгоритм и считать получившийся при этом ответ приближенным значением корня с недостатком (на каждом шагу цифры ответа выбираются максимально возможными, поэтому любая десятичная дробь, превышающая полученную в ответе хотя бы по одному из ее найденных разрядов, будет больше искомого корня). Округлив полученную дробь до предпоследнего разряда, мы найдем нужное число точных знаков корня.

Для нахождения значения с точностью до

произведем следующие действия:


из которых получаем

3.11. Так как


то

Возводя в квадрат обе части равенства


получаем

откуда имеем


что и требовалось доказать.

Для приближенная формула дает значение

с точностью до >1/>64.

3.12. Из преобразований


при n = 0 получаем первую из требуемых оценок, а при n = 1, 2, ... имеем, что число δ>n положительно, следовательно,

и


Каждое из чисел


фактически получается с помощью приближенной формулы корня квадратною (см. задачу 3.11) из числа а по грубому приближению х>n-1 и остатку b. Поэтому предложенный способ представляет собой не что иное, как многократное применение этой формулы.

Для нахождения

возьмем х>0 = 2 и получим, согласно алгоритму,


Оценим погрешность приближения:


Так как

то


а значит, приближение

сразу гарантирует три верных знака после запятой (а на самом деле даже четыре знака),

3.13. Пусть число х составлено из n первых цифр ответа, а число b равно указанной в условии разности (полученной на последнем шаге алгоритма задачи 3.9). Тогда без ограничения общности можно считать, что число х целое (см. задачу 3.3) и x≥10>n-1, а искомый корень равен х + 8 и δ<1. Погрешность приближения


согласно утверждениям задачи 3.12, не превосходит числа


Таким образом, приближенное значение превышает точное, но менее чем на половину единицы (n-1)-го разряда после запятой, т. е. оно, по существу, задает еще n-1 верных знаков корня

Применяя доказанный факт к полученным в решении задачи 3.10 значениям х = 223 606 и b = 356 764, находим частное

дающее следующие пять верных цифр корня:


3.14. Возводя в куб обе части равенства


получаем


откуда имеем


Если х - наибольшее натуральное число, куб которого не превосходит искомого корня кубического, то справедливы неравенства


из которых получаем оценки


Наконец, для