這個計算機能做什麼
這個工具可以求出任意實數 \(x\) 的平方根。當 \(x\) 為正數時,會同時回傳主平方根(正根)與負根,因為兩者平方後都等於 \(x\);當 \(x\) 為負數時,會回傳虛數結果;無論輸入哪種數值,它都會告訴你 \(x\) 是不是完全平方數。
使用方法
在 x = 欄位輸入你的數字,可以是正數、負數或零,也可以含有小數。按下計算後,就能看到主平方根、負根(若 \(x\) 為負數則顯示虛根),以及是否為完全平方數的「是/否」判斷。
公式說明
\(x\) 的平方根 \(r\) 必須滿足 \(r^2 = x\)。當 \(x > 0\) 時,會有兩個實數解,分別是 \(+\sqrt{x}\) 與 \(-\sqrt{x}\),合寫為:
$$\sqrt{x} = \pm\sqrt{x}$$當 \(x = 0\) 時,唯一的根就是 \(0\);當 \(x < 0\) 時不存在實數根,因此我們計算 \(\sqrt{\left|x\right|}\),並回傳:
$$\sqrt{x} = \pm\sqrt{\left|x\right|}\,,\quad \text{imaginary if } x < 0:\; \sqrt{\left|x\right|}\,i$$其中 \(i\) 為虛數單位(\(i^2 = -1\))。
只有當一個數是非負整數,且它的平方根也是整數時,它才算是完全平方數。為了避免浮點數誤差,我們會把求得的根四捨五入後再平方驗證:若 \(\operatorname{round}(\sqrt{x})^2\) 等於 \(x\),就是完全平方數。
實際範例
以 \(x = 81\) 為例:\(\sqrt{81} = 9\),所以兩個根是 \(\pm 9\)。由於 \(9\) 是整數,而且 \(9 \times 9 = 81\),因此 \(81\) 是完全平方數。再以 \(x = 10\) 為例:\(\sqrt{10} \approx 3.162278\),所以兩個根是 \(\pm 3.162278\),而 \(10\) 不是完全平方數。至於 \(x = -9\),結果則為 \(\pm 3i\)。
常見問題
為什麼會有兩個平方根?因為平方運算會消去正負號:\((+r)^2\) 和 \((-r)^2\) 都等於 \(x\)。
2.25 是完全平方數嗎?它的平方根 \(1.5\) 雖然是有理數,但 \(2.25\) 本身不是整數,所以本計算機會判定為「否」。
負數該怎麼處理?負數沒有實數平方根,答案會是虛數,以 \(\pm\sqrt{\left|x\right|}\,i\) 的形式呈現。