徒手?

如果徒手的定義是不使用計算器和算盤。

我建議去買一本 數學用表。

比如,我要對A 開三次根號。

則去查 A 的對數 lg A = X

翻到對數表那一頁, 通過A, 查到A的對數X。

然後手算

A的三次根的對數是 lg (A^(1/3)) = X / 3 = a

A的四次方根的對數是 lg (A^(1/4)) = X / 4 = b

然後去查反對數表。

通過a, 可以查到 A的三次根的值 10^a = A^(1/3)

通過b, 可以查到 A的四次根的值 10^b = A^(1/4)

有了對數表和指數表,

你計算乘法和除法 轉化成 加減法。

乘方和開方 轉化成 乘除法。

什麼,你說徒手就是不能用數學用表。

那麼,親,我強烈建議你把對數表和反對數表背下來。畢竟你算乘法也是用口訣的嘛。

這樣,即使後續算100次根,也是小事一樁。


實際上在手動計算的時候我們希望盡量避免做除法,一是計算速度慢,二是比較煩。

通常可以目測一個比較整的近似解,然後將根式寫成分數冪級數,提取近似解到根號外,進行泰勒級數展開,近似解取的足夠好的話只保留一階就可以了。


豎式開方么?

四次簡單,連開兩次平方就行了。

三次如果是類似豎式開方的方法,也差不多,寫成三位一組,試根,然後除以(已有根的平方*300 + 已有根*試根*30 + 試根的平方)。如果不夠除的話,試根減1,再重複。

舉個例子:57512456,開三次方,寫成 57 512 456

4^3=64&>57,所以先試根3,高位減去27,剩餘30 512 456

然後用30512除以3^2*300,似乎可以試根9。3^2*300+3*9*30+9^2=3591, 30512/3591小於9,不夠除,所以試根9不對。再試根8,3^2*300+3*8*30+8^2=3484, 30512/3484=8,餘2640。

現在剩餘2640 456,已有的根是38,再重複,用2640456除以38^2*300得6,試根6,38^2*300+38*6*30+6^2=440076,用2640456除以440076,正好除盡。

所以57512456的三次方根是386。

初中時自己試出來的,雖然麻煩了點,但是用紙筆計算是完全可行的。


根據實踐經驗,最快的是「試根-內插-牛頓」三板斧:(1)試根。(2)實現跨射之後順手來一次線性內插。然後再用(3)牛頓高斯迭代。

例子:73開三次方

4^3=64偏小了一點,5^3=125偏大了很多。二者相比80%以上的偏差在125那頭,所以拿4.2試一下:4.2^3=74.088,和4.0形成跨射,再來一次性內插。

(74.088-73)/(73-64)=1.088/9~=0.12

4.2-(4.2-4)*0.12=4.176

再用高斯牛頓迭代:

修正量=(73-x^3)/(3x^2)=(73-72.825)/(52.3)=0.00334

4.176+0.00334=4.17934(真值4.1793391963...)

已經達到六位有效數字精度。再迭代一次計算量會超級大,預計將達到11-12位精度。

後記:其實在根據4和5的偏差之比決定取4.2的時候已經用到了線性內插的思想了,這時候可以考慮直接上高斯牛頓迭代也不錯:4.2+(73-4.2^3)/(3*4.2^2)= 4.1794,精度少了點,只有四位半,但計算量比六位精度的要少很多,性價比還不錯。


我就用純口算吧

Step1:

把1-10的立方和1-10的四次方背下來,工作量肯定遠小於背對數表。

為了便於食用,先把數據放這兒

三次方(1-25):1 8 27 64 125 216 343 512 729 1000 1331 1728 2197 2744 3375 4096 4913 5832 6859 8000 9261 10648 12167 13824 15625

四次方(1-13):1 16 81 256 625 1296 2401 4096 6561 10000 14641 20736 28561

Step2:根據位數估計範圍

比如三次根號2020110,每三位劃分逗號:2,020,110,於是開根號出來應該是個三位數,根據上面的數據,可以知道它會在100-200之間,更精確的,在120-130之間

實際應該是126出頭,因為三次根號2等於1.2599(手機驗算126.41,精度還是不錯的)

四次的話類似,每四位來個逗號:202,0110

然後它應該是在30-40之間,更靠近40.

當然四次方也可以用開兩次根號來算。開根號用類似的方法做就可以(背過130以內整數對應的平方數的我表示毫無壓力),比如上面:開根號2020110大概是1420,1420再開根號大概37.7左右(手機驗算37.696)。

至於其它大佬提的迭代法,本質上也就是逐步逼近的過程,只不過平時估算真的用不著如此多的位數,假如要精確到6-7位,其實也可以通過算試根的相應立方數,四次方數來逐步逼近。


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