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平方根


SqrtReal
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一个数 x 的平方根是一个数 r,使得 r^2=x。当写成 x^(1/2) 的形式,或者特别是 sqrt(x) 时,x 的平方根也可以称为根式根式。因此,平方根是 n次根,其中 n=2

请注意,任何正实数都有两个平方根,一个正数和一个负数。例如,9 的平方根是 -3+3,因为 (-3)^2=(+3)^2=9。任何非负实数 x 都有唯一的非负平方根 r;这被称为主平方根,并写作 r=x^(1/2)r=sqrt(x)。例如,9 的主平方根sqrt(9)=+3,而 9 的另一个平方根是 -sqrt(9)=-3。在通常用法中,除非另有说明,“平方根”通常指主平方根。主平方根函数 sqrt(x)f(x)=x^2x>=0 时的反函数

SqrtReImAbs
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实部
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任何非零复数 z 也都有两个平方根。例如,使用虚数单位 i-9 的两个平方根是 +/-sqrt(-9)=+/-3i。数字 z主平方根表示为 sqrt(z) (如同正实数情况),并由 Wolfram 语言函数返回Sqrt[z].

当考虑正实数 x 时,可以使用 Wolfram 语言函数Surd[x, 2] 来返回实平方根。

复数 z=x+iy 的平方根由下式给出

 sqrt(x+iy)=+/-(x^2+y^2)^(1/4){cos[1/2tan^(-1)(x,y)]+isin[1/2tan^(-1)(x,y)]}.
(1)

此外,

 sqrt(x+iy)=1/2sqrt(2)[sqrt(sqrt(x^2+y^2)+x)+isgn(y)sqrt(sqrt(x^2+y^2)-x)].
(2)

正如在上图中可以看到的,复数平方根函数的虚部沿着实轴有一个分支切割线

有许多平方根算法可以用来逼近给定(正实数)数字的平方根。这些算法包括 Bhaskara-Brouncker 算法和 Wolfram 迭代。最简单的 sqrt(n) 算法是牛顿迭代法

 x_(k+1)=1/2(x_k+n/(x_k))
(3)

其中 x_0=1

2 的平方根是无理数 sqrt(2) approx 1.41421356 (OEIS A002193),有时被称为毕达哥拉斯常数,它具有简单的周期连分数 [1, 2, 2, 2, 2, 2, ...] (OEIS A040000)。3 的平方根是无理数 sqrt(3) approx 1.73205081 (OEIS A002194),有时被称为狄奥多罗斯常数,它具有简单的周期连分数 [1, 1, 2, 1, 2, 1, 2, ...] (OEIS A040001)。一般来说,所有正整数的平方根的连分数都是周期性的。

形如 sqrt(a+/-bsqrt(c))嵌套根式有时可以通过等式简化为简单的平方根

 sqrt(a+/-bsqrt(c))=sqrt(d)+/-sqrt(e).
(4)

平方得到

 a+/-bsqrt(c)=d+e+/-2sqrt(de),
(5)

因此

a=d+e
(6)
b^2c=4de.
(7)

求解 de 得到

 d,e=(a+/-sqrt(a^2-b^2c))/2.
(8)

例如,

 sqrt(5+2sqrt(6))=sqrt(2)+sqrt(3)
(9)
 sqrt(3-2sqrt(2))=sqrt(2)-1.
(10)

SimplifyWolfram 语言的 Simplify 命令不应用此类简化,但是FullSimplify会应用此类简化。一般来说,根式去嵌套是一个难题 (Landau 1992ab, 1994, 1998)。

反函数的反直觉性质是

 sqrt(z)sqrt(1/z)={-1   for I[z]=0 and R[z]<0; undefined   for z=0; 1   otherwise,
(11)

因此,预期的恒等式(即,sqrt(z) 的抵消)不沿着负实轴成立。


另请参阅

立方根, n次根, 嵌套根式, 牛顿迭代法, 主平方根, 毕达哥拉斯常数, 二次根式, 根式, , 单位根, 平方数, 平方根算法, 平方根不等式, 平方三角数, 根式, 狄奥多罗斯常数 在 MathWorld 课堂中探索此主题

相关的 Wolfram 网站

http://functions.wolfram.com/ElementaryFunctions/Sqrt/

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参考文献

Landau, S. "A Note on 'Zippel Denesting.' " J. Symb. Comput. 13, 31-45, 1992a.Landau, S. "Simplification of Nested Radicals." SIAM J. Comput. 21, 85-110, 1992b.Landau, S. "How to Tangle with a Nested Radical." Math. Intell. 16, 49-55, 1994.Landau, S. "sqrt(2)+sqrt(3): Four Different Views." Math. Intell. 20, 55-60, 1998.Sloane, N. J. A. “整数序列在线百科全书”中的序列 A002193/M3195, A002194/M4326, A040000, and A040001Spanier, J. and Oldham, K. B. "平方根函数 sqrt(bx+c) 及其倒数", "函数 bsqrt(a^2-x^2) 及其倒数", 和 "函数 bsqrt(x^2+a)." 第 12、14 和 15 章,函数图集。 Washington, DC: Hemisphere, pp. 91-99, 107-115, and 115-122, 1987.Williams, H. C. "对 sqrt(D) 的平方根的连分数展开周期的长度的数值研究。" Math. Comput. 36, 593-601, 1981.

在 Wolfram|Alpha 中被引用

平方根

请引用为

Weisstein, Eric W. “平方根。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SquareRoot.html

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