Hello Astronomy

Автоматический перевод. Исходный текст — на упрощённом китайском.

Как шаг за шагом превратить длинный сад в квадрат?

Оставьте область неизменной, отрегулируйте две стороны и убедитесь своими глазами, что «чем больше вы угадаете, тем точнее вы будете».

Общие алгоритмы и численные вычисления

У вас есть 159 квадратных метров земли, и вы хотите придать ей квадратную форму. Сначала случайным образом определите одну сторону, а затем рассчитайте другую сторону, используя формулу «площадь ÷ длина стороны». Две стороны не равны? Возьмите среднее значение и попробуйте еще раз.

Открыть интерактивный урок →

Угадай сначала

Если вы хотите превратить прямоугольник с фиксированной площадью в квадрат, какими должны быть две последние стороны?

Показать ответ и объяснение

Одинаковая длина — Если две соседние стороны квадрата равны, площадь все равно будет равна тому же числу.

Тогда соедините опыт и науку

Замените неизвестную длину стороны предположением

Синяя точка — это предположение x, серая точка — 159/x. Сумма двух всегда равна 159, что часто не является квадратом.

Длина × Ширина = x × (159/x) = 159

Обе стороны приближаются к середине.

Если один слишком короткий, другой будет слишком длинным. Усредните их в качестве следующего приблизительного значения длины стороны.

xновый = (xold + 159/xold) / 2

Повторяем то же правило

Измените количество исправлений и наблюдайте, как две точки постепенно перекрываются. Различные начальные значения повлияют на необходимое количество шагов, но не изменят положительный квадратный корень этой проблемы.

12 → 12.625 → 12.6095297 → …

Вернуться к исходной проверке проблемы

Не просто смотрите на последние два числа: возведите в квадрат текущую длину стороны и посмотрите, насколько она далека от 159.

Остаток = x² − 159

Развёрнутые вычисления

xₙ₊₁ = (xₙ + N/xₙ)/2 rₙ = xₙ² − N

Н=159; начните с положительных чисел. Сначала вычислите N/x, а затем усредните его по старому x. Остаток близок к нулю, что означает, что квадрат близок к цели, но это не означает, что все цифры точны.

попробуй

Измените начальное значение с 12 на 1 и постепенно увеличивайте количество исправлений. Достигли ли вы желаемой точности за шесть шагов?

Взгляни на это →

Нет необходимости запоминать символы

x
Текущее предположение о длине положительной стороны
159/x
Другая сторона прямоугольника гарантированно будет иметь площадь 159
остаток
Оставшаяся разница после подстановки ответов кандидата обратно в исходное уравнение

Алгоритм, точность и область применения

Глава 5 Пример 5.a, печатная страница 48. Здесь демонстрируется только итерация положительных квадратных корней, и нельзя сделать вывод, что какая-либо итерация сходится. The initial value is limited to positive, and a maximum of six steps can be displayed. «Количество израсходованных шагов» не называется «достижением точности». Независимая проверка использует двусторонний поиск корня, пошаговые значения книги и остатки; AAKepler компании AA+ — еще одно итеративное приложение, но оно не реализовано в этом примере.

мое понимание, проверка

Изменилась ли территория сада после каждой корректировки?

Нет, все еще 159 — Другая сторона всегда делит первую сторону на 159, поэтому площадь всегда остается.

Две стороны — 12 и 13,25, каково среднее значение?

12.625 — Сложите два числа и разделите на 2.

Если он выглядит как квадрат, может ли каждый десятичный знак быть правильным?

Нет, нужно проверить ошибку — Графики лишь помогают установить интуицию; достаточно детальные результаты следует проверять, используя разность между двумя частями или уравнение замены.

Сначала попробуйте ответ, исправьте его по правилам, а затем проверьте результаты; это интуиция «последовательного приближения».

Jean Meeus · Astronomical Algorithms, 2nd ed. · Нет. 5 глава

Общие алгоритмы и численные вычисления · Все интерактивные курсы