第6章 三次根号130056至三次根号131066(1/2)
一、定位与锚点:在数轴上找到我们的坐标
首先,我们需要明确这个区间的边界在哪里。要理解$\sqrt[3]{}$和$\sqrt[3]{}$的含义,最直观的方法是寻找它们在数轴上的“邻居”——那些我们熟知的、完美的立方数。
我们很容易知道,$50^3=$。这是一个重要的基准点。显然,和都比大,因此它们的立方根必然大于50。那么,下一个整数的立方是多少呢?$51^3=$。这个数字比我们的区间上限还要大。因此,我们可以立刻得出一个关键结论:**无论是还是,它们的立方根都严格地位于50和51之间。**
这个发现将我们的探索范围大大缩小了。现在,我们需要更精确地定位。让我们尝试计算$50.3^3$和$50.4^3$。
如果我们把这段区间无限放大,会看到无数个介于其间的数值。比如,的立方根是多少?它必然位于50.7和50.92的中点附近。这种连续性是实数的迷人之处。每一个微小的增量,都会在立方根上留下独一无二的印记。
####三、计算的艺术:如何求解这些数值
对于像$\sqrt[3]{}$这样并非完美立方数的根式,我们如何才能求得其精确值呢?这里涉及到数学计算中“近似”与“精确”的哲学。
**1.牛顿迭代法:数学的利剑**
在高等数学和数值计算领域,牛顿迭代法是求解此类问题的利器。其核心思想是利用函数的线性近似来逐步逼近方程的根。对于求$a$的立方根,我们实际上是求解方程$x^3-a=0$的正实数根。
其迭代公式为:$x_{n+1}=\fra+\fra^2}$。
以$a=$为例,我们选取一个初始值$x_0=50$(因为我们知道结果在50左右)。代入公式进行第一次迭代:
$x_1=\frac{2}{3}\tis50+\frac{}{3\tis50^2}\approx33.33+\frac{}{7500}\approx33.33+17.34=50.67$
然后,我们用$x_1=50.67$作为新的输入,再次代入公式:
$x_2=\frac{2}{3}\tis50.67+\frac{}{3\tis(50.67)^2}\approx33.78+\frac{}{7699.2}\approx33.78+16.89=50.67$
可以看到,结果已经收敛到约50.67。经过更多次迭代,我们可以得到精度更高的结果,比如50.71(具体取决于计算精度和迭代次数)。这种方法高效且精确,是计算机和高级计算器内部常用的算法。
**2.估算与线性插值:人类的智慧**
如果不借助复杂的公式和计算器,我们也可以通过估算和线性插值法来获得一个相当不错的近似值。
我们已经知道:
*$50.7^3=.9$
*$50.8^3=.2$
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