初中开平方那套公式,说白了就是让你把一堆乱七八糟的数,想办法变回个整数的技能。别老想着“起初...其次...",这种句式听着像念课文大纲,实际上打开平方公式的时候,脑子是乱糟糟的一团,就像刚把电话打给老师,对方一脸懵逼地拿着黑板擦擦黑板上的例题,咱也不用问“如何样”,直接上手试试。 如何启动呢?得先想个办法。
要是你手边有个计算器,直接用那个一键开方键,那忒好办了,但也忒没劲了,咱得自己琢磨点门道。记得那个彻底平方公式,$(a+b)^2 = a^2 + 2ab + b^2$,这个在开平方时用的频率最高。想象一下,你要算 $sqrt{144}$,那实际上就是想拆成两个数的平方和等于 144。你挺好办想到 $12$ 和 $12$,出于 $12+12=24$,不对,得是 $12^2+12^2$ 吗?不对,彻底平方公式里那个 $2ab$ 项,你是直接加的吗?不对,是先拆成三项再合并。
哦对,$12$ 拆成 $63$ 加 $63$,这样加起来正好是 126,还是不对。啊,我是不是绕进去了?实际上最好办的思路是:找哪位相乘等于被开方数里的那个大数,然后哪位加哪位减等于被开方数里的那个小数。
比如算 $sqrt{144}$,你脑子里蹦出来两个 $12$ 相乘等于 $144$,那剩下的 $0$ 就是减数,故此 $sqrt{144}=12$。再比如 $sqrt{64}$,你也知道 $8 times 8 = 64$,那就是 $0$,结局是 $8$。 那要是数字大了一些呢?比如 $sqrt{200}$,这就不好办了,出于你脑子里第一工夫蹦出的是 $14$,出于 $14 times 14 = 196$,离 $200$ 只差 $4$。
这就有点怪了,难道我要算 $sqrt{200}$ 等于多少?直觉告诉我可能不是整数,但计算机能算出来。
这时候就得用到那个万能公式:$sqrt{A^2 + 2AB + B^2} = sqrt{A^2} + sqrt{B^2} + sqrt{2AB}$。
你看,这就把三个数拆出来了。$144$ 能够看作 $12^2 + 0^2$,那就是 $12$ 和 $0$;$200$ 能够看作 $14^2 + 2 times 14 times sqrt{4}$,也就是 $14^2 + 2 times 14 times 2$。
这样一拆,原来的 $sqrt{200}$ 就变成了 $sqrt{1200} + sqrt{28}$。再算 $sqrt{1200}$,还是那个拆法,$10^2 + 2 times 10 times sqrt{25} + 5^2$,等于 $10 + 10 + 5 = 25$;$sqrt{28}$ 拆成 $5^2 + 2 times 5 times sqrt{4}$,等于 $5 + 5 + 2 = 12$。最终合起来,$sqrt{200} = 25 + 12 = 37$。别看这个结局看起来有点怪,但这是用工具算出来的真理,对吧? 实际上初中数学里,开平方最核心的就是“凑”字诀。你要做的就是把自己手里的数,强行塞进彻底平方公式里。
要是你还没发现规律,那不妨换个角度思索。
比如算 $sqrt{81}$,你挺好办想到 $9 times 9$,那这个数就是 $0$,答案是 $9$。再来一个 $sqrt{121}$,那就是 $11 times 11$,跟 $0$ 相连,答案是 $11$。
这些全是整数,忒好办了。但万一遇到的是根号,比如 $sqrt{50}$,这时候就得用到那个 $A$ 和 $B$ 的公式。
你想想,$50$ 是如何来的?它是 $100$ 减去 $50$ 再加上 $50$?不对,那是加法。是 $7^2 + 2 times 7 times sqrt{2} + sqrt{2}^2$ 吗?不对,根号里的数不能随意带。$sqrt{50}$ 本身就是小数,它等于 $5sqrt{2}$,对吧?要是你强行把它写成彻底平方的形式,那就是 $sqrt{25 + 2 times 5 times sqrt{2} + 2}$ 这种结构,但这忒复杂了,初中生肯定学不到。 初中阶段,我们主要学的是:要是一个正数 $x$ 能写成 $(a+b)^2$ 的形式,那 $sqrt{x}$ 就等于 $a+b$;要是 $x$ 能写成 $(a-b)^2$ 的形式,那 $sqrt{x}$ 就等于 $a-b$。
这实际上是定义的一局部。
故此,开平方的第一步,一辈子是算出 $A$ 和 $B$,然后判断是加还是减,最终写下来。
比如算 $sqrt{145}$,你试试能不能凑成三项。$12^2 = 144$,剩下 $1$,那就是 $145 = 144 + 1$。
这就忒巧了,正好符合 $14^2 + 2 times 14 times 1 + 1^2$ 吗?不对,$14^2 = 196$,远大于 $145$。
那试试 $12$,$12^2=144$,剩下 $1$。
那 $145$ 是不是等于 $12^2 + 2 times 12 times 0 + 0^2$?那就是 $144$,离 $145$ 还差 $1$。
这说明 $145$ 不能写成整数彻底平方的形式,那它的平方根就是无限不循环小数,初中阶段主要练的是如何判断它是整数还是小数。 不过就算它不是整数,只要能用公式算出个近似值,那也是通法。
比如算 $sqrt{1784}$,你试着凑。$42^2 = 1764$,剩下 $20$。$1784 = 1764 + 20$。
那能不能写成 $(42 + sqrt{20})^2$ 的形式?展开看看:$42^2 + 2 times 42 times sqrt{20} + 20$。确实等于 $1764 + 20 = 1784$。
故此 $sqrt{1784} = sqrt{1764 + 2 times 42 times sqrt{20} + 20}$ 这种写法别看形式复杂,但逻辑上是成立的。
这时候你就能够用开平方公式一步步算出数字了。$42$ 拆成 $20$ 加 $22$,那么 $sqrt{20}$ 能够拆成 $sqrt{4} + sqrt{2} times 2$ 吗?不对,$sqrt{4}=2$,故此 $sqrt{20}=2+sqrt{50}$?也不对,$sqrt{50}=5sqrt{2}$,故此 $sqrt{20}=2+5sqrt{2}$。
这仿佛把难题搞复杂了。啊,我不纠结了,只要算出 $42$ 和 $20$ 这两个根本数字,然后利用公式算出 $25$ 和 $12$ 这些整数局部,最终加起来就是 $54$ 左右。 实际上还有个小技巧,就是在脑子里把被开方数当成一个整体,拿着那个公式的模板去套。
比如 $sqrt{100}$,直接套模板,$10^2 + 0^2$,答案 $10$。$sqrt{324}$,$18^2 + 0^2$,答案 $18$。$sqrt{225}$,$15^2 + 0^2$,答案 $15$。
这些都是整数,没烦恼。
要是遇到像 $sqrt{2356}$ 这种,你就得把 $2356$ 拆成两个数的平方和,再加上那个中间项。
比如 $40^2 = 1600$,剩下 $756$。$10^2 = 100$,剩下 $656$。$20^2 = 400$,剩下 $256$。$16^2 = 256$,正好!故此 $2356 = 40^2 + 2 times 40 times 10 + 16^2$。
这就意味着 $sqrt{2356} = sqrt{40^2} + sqrt{2 times 40 times 10} + sqrt{16^2}$。持续开这几个根号,$40$ 拆成 $20+20$,$sqrt{2 times 40 times 10} = sqrt{800} = 20sqrt{2}$?不对,$sqrt{800} = 20sqrt{2}$ 是错的,出于 $20 times 2 = 40$,应当是 $20 times 2 = 40$,故此 $sqrt{800} = 40sqrt{2}$?不对,$sqrt{800} = sqrt{400 times 2} = 20sqrt{2}$。
故此 $2356$ 的平方根包含一个 $40$,加上一个 $20sqrt{2}$,再加上一个 $16$。最终把这些加起来:$40 + 20sqrt{2} + 16$,也就是 $56 + 20sqrt{2}$。别看看着挺数学,但这就是开平方的结局。 有时候公式用起来挺烦,特别是中间那项 $2AB$ 好办搞混。
比如算 $sqrt{12 times 12}$,这就是 $12^2$,挺好办。但算 $sqrt{64 times 36}$,那就是 $24 times 6 = 144$,这也忒好办了。难题在于那些开不尽的数。
比如 $sqrt{2.25}$,这是 $1.5$。$sqrt{2.56}$,这是 $1.6$。$sqrt{2.89}$,这是 $1.7$。
这些全是整数方根,忒撇脱了。但要是 $sqrt{5}$,要么 $sqrt{12.5}$,这就没法直接套那个 $A+B$ 的公式了,得用小数要么近似算法。
反正初中阶段,只要你能把数拆成两个数平方再加上一个中间项,你就能开出来。 还有,别忘了那个 $a-b$ 的情况。
比如 $sqrt{169}$,那是 $13$。$sqrt{121}$,那是 $11$。$sqrt{100}$,那是 $10$。
这些都是靠直觉要么好办计算得出的。但要是 $sqrt{81}$,那是 $9$。
实际上大量数都是整数的平方,你不用费啥大力气就能发现。
比如 $3649$,你能不能一眼看出是 $60^2 + 2 times 60 times sqrt{20} + 20$?自然不可能。但要是 $14641$,那就是 $121^2$,直接写 $121$。 说到这儿,你或许会认定开平方忒费事,特别是大学里那些微积分题目,要求精确到小数点后六位。但初中阶段,我们只需求把数算准到整数要么一个一位小数。
比如 $sqrt{100}$ 算出 $10$,$sqrt{250}$ 算出 $15.8$ 差不多。在实际应用中,只要误差够小,就够用。
比如算建筑塔顶的高度,要么算水管里的流量,别看要精确,但在初中学校里,我们主要练的是如何把数变整,如何把大数变小数。 最终,我想跟你分享一个生活里的例子。
比如你要给一个正方形花坛浇水,一边长 $5$ 米,那面积就是 $25$ 平方米。
要么你想算一个长方形花园的面积,长 $8$ 米,宽 $6$ 米,那就是 $48$ 平方米。
这些都不是难点。但要是有一个长方形,长 $12$ 米,宽 $10$ 米,面积 $120$ 平方米,开方就是 $sqrt{120}$。
这就得用那个公式了。$120$ 能够拆成 $121 - 1$,也就是 $11^2 - 1$。
如何开方呢?$(11 - sqrt{1})^2 = 121 - 22 + 1$?不对。$(11 - 0.5)^2 = 121 - 11 + 0.25 = 110.25$。$(11 - 0.6)^2 = 121 - 13.2 + 0.36 = 108.16$。
故此 $sqrt{120}$ 就在 $10.9$ 和 $11$ 之间,大约是 $10.95$ 左右。 总而言之,开平方公式不是那种只背公式就能用的东西,它更像是一种语言转换。你要把被开方数“翻译”成两个数的平方和,再加上一个中间项,然后一步步开出来。过程中可能会有点乱,会有点像做梦,但只要把数拆得够细,把公式套得够准,最终总能算出个结局。
这就是初中数学的魅力,好办又有点深奥。