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一个数 的平方根是一个数
,使得
。当写成
的形式,或者特别是
时,
的平方根也可以称为根式或根式。因此,平方根是 n次根,其中
。
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 和
,因为
。任何非负实数
都有唯一的非负平方根
;这被称为主平方根,并写作
或
。例如,9 的主平方根是
,而 9 的另一个平方根是
。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
是
在
时的反函数。
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任何非零复数 也都有两个平方根。例如,使用虚数单位 i,
的两个平方根是
。数字
的主平方根表示为
(如同正实数情况),并由 Wolfram 语言函数返回Sqrt[z].
当考虑正实数 时,可以使用 Wolfram 语言函数Surd[x, 2] 来返回实平方根。
复数 的平方根由下式给出
(1)
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此外,
(2)
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正如在上图中可以看到的,复数平方根函数的虚部沿着负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 算法是牛顿迭代法
(3)
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其中 。
2 的平方根是无理数 (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
(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 的嵌套根式有时可以通过等式简化为简单的平方根
(4)
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平方得到
(5)
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因此
(6)
| |||
(7)
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求解 和
得到
(8)
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例如,
(9)
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(10)
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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
(11)
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因此,预期的恒等式(即, 的抵消)不沿着负实轴成立。