حل معادلات و پیدا کردن ریشه اعداد در ریاضی از اهمیت زیادی برخوردار است. ولی در اکثر مواقع، یپدا کردن ریشه یا جذر اعداد به راحتی امکانپذیر نیست زیرا نمیتوان آنها را به صورت مربع کامل درآورد. در این وضعیت معمولا به سراغ جذر 1 و روش 1 آن میرویم و به کمک تکنیکهایی، مقداری تقریبی برای جذر یک عدد پیدا میکنیم. این نوشتار از مجله فرادرس، مربوط به روشهایی است که به کمک آنها قادریم، برای یک عدد، به صورت تقریبی، جذر را محاسبه کرده و با تعداد ارقام اعشار مناسب، نتیجه را گزارش کنیم.
اگر میخواهید با جذر و ریشه یابی با تکنیکهای هندسی و تکراری آشنا شوید، نوشتارهای اعداد رادیکالی و محاسبات مربوط به آن ها — به 1 1 و جذر یا محاسبه ریشه دوم عدد — به زبان ساده را مطالعه کنید. همچنین خواندن مطالب معادله رادیکالی — به زبان ساده و قضیه فیثاغورس و کاربردهای آن — به زبان ساده نیز خالی از لطف نیست.
در بعضی مواقع، هنگامی که در هندسه با قضیه فیثاغورس مواجه هستید یا در هنگامی که به حل یک معادله درجه دو مشغولید، باید بتوانید ریشه دوم یا جدر یک عدد را بدست آورید. متاسفانه همه اعداد به صورت مربع کامل نیستند و مقدار ریشه یا جذر آنها، مقداری از اعداد طبیعی نیست. در این حالت باید به کمک تکنیکهایی، مقدار تقریبی و اعشاری ریشه اعداد را بدست آوریم. اگر ماشین حساب در دسترس باشد، میتوانیم چنین کاری را انجام دهیم ولی اگر هیچ ماشین حساب یا یک گوشی هوشمندی در اختیارمان نباشد، امکان بدست آوردن مقدار جذر تقریبی، بدون خواندن این مطلب، میسر نخواهد بود.
در این نوشتار به کمک یک مداد و کاغذ (به شکل سنتی) و با تکرار بعضی از مراحل، جذر تقریبی و روش محاسبه آن را به شما 1 خواهیم داد. به این منظور، دو راهکار ارائه میدهیم که در اولین روش، مقدار تقریبی را با «حدس، مقایسه و تقسیم» محاسبه کرده و در روش دوم که همان روشی مرحله به مرحله است، با طی کردن گامهای تکراری به ریشه تقریبی اعداد خواهیم رسید.
با محاسبه جذر یا رادیکال در ریاضیات پایههای مختلف سر و کار داریم، اما روش جذر تقریبی هشتم از دو عدد صحیح قبل و بعد از عدد مورد نظر کمک میگیرد. یعنی ابتدا با دو حدس اولیه برای مقدار تقریبی ریشه یا جذر عدد آغاز کرده و با تکرار مراحلی، مقدار تقریبی جذر، بدست میآید. در ادامه به معرفی این مدل از محاسبه ریشه دوم اعداد خواهیم پرداخت. این محاسبات بخصوص زمانی که به ریشه معادلات رادیکالی میرسید، بسیار اهمیت پیدا میکند.
در اینجا ، فرض بر این است که میخواهیم ریشه دوم یک عدد صحیح را بدست آوریم. مراحل اجرای این کار را با ذکر یک 1 ساده آغاز کرده و با مثالهای دیگر دنبال و آموزش میدهیم. در نوشتاری دیگر به بررسی جذر اعداد حقیقی یا اعشاری نیز خواهیم پرداخت.
مثال ۱
فرض کنید به دنبال ریشه دوم یا جذر تقریبی عدد ۵۵ هستیم. میدانیم که ۵۵ یک عدد مربع کامل نیست. به دنبال دو عدد میگردیم که به ۵۵ نزدیک بوده و از طرفی عددی باشند که به صورت مربع کامل نوشته میشوند. واضح است که ۵۵ بین اعداد 49 و 64 که هر دو مربع کامل هستند، قرار گرفته. پس به عنوان حدس اولیه میدانیم که ریشه دوم ۵۵ بین دو عدد ۷ و ۸ قرار دارد.
$$ large {displaystyle 4 9 < 5 5 < 6 4 } $$
$$ large {displaystyle sqrt{ 7} < sqrt{ 5 5} < sqrt{ 8} } $$
$$ large {displaystyle 7 < sqrt{5 5} < 8 } $$
نکته: مقدار تقریبی ریشه دوم عدد ۵۵ به کمک ماشین حساب، عدد 7٫416 است.
با تعیین این حدود، مراحل زیر را طی میکنیم تا با دقت یک رقم اعشار به مقدار جذر تقریبی ۵۵ برسیم.
به توجه به مثال ما، جدول زیر میتواند راهکار ارائه شده را به شکل مناسبتری نشان دهد.

در سطر سوم از جدول بالا، قدر مطلق فاصله ۵۵ از عدد مربوط به سطر دوم محاسبه شده. از آنجایی که ۵۴٫۷۶ کمترین فاصله را با ۵۵ دارد، میتوان ریشه دوم ۵۵ را به صورت تقریبی برابر با جذر آن یعنی ۷٫۴ گرفت. پس ریشه دوم ۵۵ با یک رقم اعشار برابر است با ۷٫۴.
مثال ۲
این بار عدد مورد نظر را ۶۲ در نظر میگیریم که میدانیم ریشه دوم هم ندارد. از طرفی مشخص است که ۶۲ به ۶۴ نزدیک تر بوده، پس باید ریشه دوم ۶۲ به عدد ۸ نزدیکتر باشد. ولی به هر حال روال گفته شده در قبل را طی خواهیم کرد. نامساویهای قبلی را دوباره تکرار میکنیم.
$$ large {displaystyle 4 9 < 6 2 < 6 4 } $$
$$ large {displaystyle sqrt{ 7} < sqrt{ 6 2 } < sqrt{ 8} } $$
$$ large {displaystyle 7 < sqrt{6 2} < 8 } $$

همانطور که دیدید، با طی کردن چند مرحله و اجرای محاسباتی ساده، جذر تقریبی یک عدد صحیح را بدست آوردیم. در قسمت بعدی، به کمک روشی مشابه، جذر تقریبی تا دو رقم اعشار را به کار خواهیم گرفت.
نکته: مقدار تقریبی ریشه دوم عدد 62 به کمک ماشین حساب، عدد 7٫784 است.
اگر مقدار تقریبی جذر یک عدد تا یک رقم اعشار را به دست آوردهاید، میتوانید، با تکرار مراحل گفته شده در قسمت قبل، دقت محاسباتتان را افزایش دهید. باز هم مثالهای قبلی را مورد استقاده قرار داده و جذر تقریبی دو عدد ۵۵ و ۶۲ را تا دو رقم اعشار پی میگیریم.
مثال ۳
با توجه به مثال ۱، میدانیم که جذر تقریبی ۵۵ در بازه ۷٫۴ تا ۷٫۵ قرار دارد. این بار این دو عدد را به عنوان کرانهای پایین و بالا در نظر گرفته و عملیات قبلی را تکرار میکنیم. فقط توجه داشته باشید که میزان افزایش در اینجا به جای ۰٫۱، عدد ۰٫۰۱ خواهد بود.
$$ large {displaystyle 5 4 . 7 6 < 5 5 < 5 6 . 2 5 } $$
$$ large {displaystyle sqrt{ 5 4 . 76} < sqrt{ 5 5} < sqrt{ 5 6 . 25 } } $$
$$ large {displaystyle 7. 4 < sqrt{5 5} < 7 . 5 } $$
حال وسط دو عدد ۷٫۵ و ۷٫۴ را بدست آورده و آن را مجذور میکنیم.
$$ large {displaystyle dfrac{ 7.4 + 7.5 } { 2} = 7. 45 }$$
$$ large {displaystyle (7. 45) ^2 = 55 . 50 25 }$$
در ادامه عملیات پیدا کردن ریشه دوم به شکل تقریبی، جدولی مانند جدول بالا را ایجاد میکنیم. از انجایی که کمترین اختلاف با ۵۵ برای عدد ۷٫۴۲ حاصل شده، جذر تقریبی ۵۵ با دو رقم اعشار همان عدد خواهد بود.

نکته: توجه دارید که چون مربع کامل ۷٫۴۵ که برابر با ۵۵٫۵۰ است، بزرگتر از ۵۵ است، باید به چهار عدد کوچکتر در جدول بالا توجه کنیم، اعداد بعدی فقط به جهت مقایسه نوشته شدهاند.
مثال ۴
باز هم به سراغ عدد ۶۲ میرویم و این بار با دو رقم اعشار، ریشه دوم یا جذر تقریبی آن را محاسبه میکنیم. از قسمت قبل میدانیم که ریشه دوم ۶۲ با یک رقم اعشار در بین دو عدد 7٫۸ تا ۷٫۹ است. بنابراین این ناحیه را مورد جستجو قرار میدهیم. مقدار وسط این دو عدد برابر است با ۷٫۸۵. مجذور یا مربع ۷٫۸۵ نیز برابر است با ۶۱٫۶۲ که چون از ۶۲ کوچکتر است، از بین چهار عدد بعد از ۷٫۹ با افزایش ۰٫۰۱، به دنبال ریشه دوم یا جذر تقریبی ۶۲ میگردیم. به این منظور جدول زیر را تهیه کردهایم.

با مقایسه قدرمطلق فاصله مربعات اعداد با ۶۲، مشخص میشود که کمترین فاصله برابر با ۰٫۰۶۳۱ بوده که مربوط به ۷٫۸۷ است. بنابراین ریشه دوم ۶۲ با دو رقم اعشار، برابر با ۷٫۸۷ است.
نکته: میتوانیم همین کار را تکرار کرده و به تقریبهای بیشتری برای پیدا کردن ریشه دوم اعداد برسیم. هر چه تعداد تکرارها را بیشتر کنیم، عدد دقیقتری بدست خواهد آمد.
ناگفته نماند که روش به کار رفته برای پیدا کردن ریشه دوم عدد، برگرفته از تکنیک ریشهیابی معادله درجه دو به کمک الگوریتم نیوتن رافسون است.
آموزش و پرورش مغز برای انجام عملیات ریاضی، تبدیل به یک علم شده است. در یکی از فیلمهای آموزش فرادرس به موضوع محاسبات ذهنی پرداخته شده. لینک دسترسی به این محتوای آموزشی در ادامه قابل مشاهده است.
به غیر از روش مربوطه که در قسمت قبل معرفی کردیم، یک تکنیک دیگر نیز وجود دارد که به کمک آن ریشه یا جذر تقریبی اعداد را بدست میآوریم. البته شاید از جنبهای، این تکنیک نیز به مانند قبل عمل کند، ولی نحوه نوشتن و اجرای آن متفاوت است. خواهید دید که این راهکار مشابه ایجاد دو جملهای درجه دوم و اتحاد مربع کامل است. در ادامه به ذکر چند مثال برای روشن شدن موضوع جذر تقریبی یا ریشه یابی خواهیم پرداخت.
مثال ۵
فرض کنید قرار است ریشه دوم عدد ۲۰۲۵ را بدست آوریم. برای شروع، فضای کار را برای محاسبه جذر تقریبی این عدد آماده میکنیم.
سه ناحیه را روی کاغذ ترسیم به مانند شکل زیر ایجاد میکنیم. البته این ناحیهها، خیلی شبیه تقسیم عدد صحیح هستند ولی از آن برای ریشهیابی استفاده خواهیم کرد.

همانطور که مشاهده میکنید، در ناحیه اول، عددی که به جستجوی ریشه دوم آن هستیم را قرار دادهایم. در ناحیه دوم، مقدار ریشه دوم حاصل میشود و ناحیه سوم نیز برای عملیات کمکی لازم است.
در گام اول، عدد مورد نظر را در ناحیه اول قرار داده و بدون علامت رادیکال نمایش میدهیم. این عدد یعنی ۲۰۲۵ را دو رقم دو رقم از سمت راست جدا میکنیم. حاصل به شکل ۲۵ ۲۰ در ناحیه اول قرار میگیرد. اگر عدد سه رقمی بود، یک بخش دو رقمی در سمت راست ایجاد میشد و یک رقم هم در سمت چپ. اگر عدد شش رقم داشت، به سه دسته دو رقمی تفکیک میشد.
برای مثال اگر با عدد 746917 سروکار داشتیم، آن را به صورت 17، 69، 74 نوشته و عملیات را اجرا میکردیم. همچنین برای پیدا کردن جذر تقریبی 19036 نیز جداسازی به صورت 36، 90، 1 صورت میگرفت. برای حل مثال گفته شده، بهتر است به تصویر بالا که مربوط به گام اول است، توجه کنید.
به عنوان مرحله بعدی، باید بزرگترین عدد صحیح را به شکل پیدا کنیم که مربع کامل آن نزدیکترین مقدار به قسمت تفکیک شده سمت چپ باشد. توجه داشته باشید که این مربع این عدد باید از مقدار ۲۵ کوچکتر یا مساوی باشد. در اینجا ۱۶ عدد مربع است که نزدیکترین عدد به ۲۰ است. ۴ را در ناحیه دوم نوشته و مربع آن را در زیر ۲۰ و در ناحیه اول مینویسیم.
توجه دارید که دو عدد مربع کامل وجود دارد که به ۲۰ نزدیک هستند. این دو عدد ۱۶ و ۲۵ هستند. البته هر دو آنها میتوانند مناسب باشند، ولی همانطور که گفتیم، در این گام، نزدیکترین عددی انتخاب میشود که از ۲۰ کوچکتر باشد. به همین جهت از ریشه دوم ۱۶ یعنی ۴ استفاده کردهایم.
در این گام، مربع عدد بدست آمده در ناحیه دوم (یعنی ۱۶) را در زیر عدد مربوط به گام دوم نوشته و از آن کم میکنیم. یعنی ۱۶ را از ۲۰ کسر کرده و حاصل تفریق را با یک خط افقی از قسمت بالایی جدا میسازیم. این کار درست به مانند تقسیم عدد صحیح است. در مثال ما، حاصل این تفاضل ۴ است. در تصویر زیر نتیجه اجرای گام دوم و سوم را مشاهده میکنید.

در این مرحله، عدد مربوط به ناحیه دوم را در ۲ ضرب میکنیم و مقدار آن را در ناحیه سوم مینویسیم. برای مثال ما این عدد برابر است با ۸. همچنین در قسمت یا ناحیه سوم نیز عدد حاصل را به همراه یک فضای خالی برای رقم بعدی نوشته و به صورت ضرب در رقم نامعلوم وارد میکنیم. به منظور روشن شدن موضوع بهتر است به تصویر زیر توجه کنید.

مشخص است که در ناحیه سوم، عبارت $$ 8 _ x_ = $$ به منظور تعیین عددی است که مربع کامل آن به ۲۰۲۵ نزدیک است. در مرحله بعد، باید مشخص میکنیم که چه رقمی در جای خالی رابطه بالا قرار گیرد. این کار در گام پنجم صورت خواهد گرفت.
در این مرحله، باید دو جای خالی در گام قبلی را تکمیل کنیم. ولی توجه داشته باشید که هر چند دو مکان برای رقم جدید نوشته شده ولی باید هر دو آنها برابر باشند. این رقم را به شکلی استفاده میکنیم که ضرب آن در عدد حاصل از کنار هم گذاشتن رقم ۸ با رقم گفته شده، به ۴۲۵ نزدیک باشد.
برای مثال رقم ۶ را به کار میبریم. بنابراین فضاهای خالی را با ۶ پر کرده و حاصل ضرب به صورت $$86 times 6$$ نوشته میشود. این حاصلضرب برابر است با ۵۱۶ که فاصله زیادی با ۴۲۵ دارد. این بار یک رقم کمتر یعنی ۵ را امتحان میکنیم. در نتیجه حاصل ضرب با پرکردن جای خالی با رقم ۵ به شکل $$ 85 times 5$$ نوشته شده که حاصلی برابر با ۴۲۵ دارد. دقیقا مقدار مورد نظرمان با عدد ظاهر شده در ناحیه اول، برابر است. پس به نتیجه مناسب یا رقم مناسب برای پیدا کردن ریشه دوم به صورت تقریبی رسیدهایم.
رقم ۵ که در گام قبلی حاصل شد را در کنار رقم ۴ در گام دوم قرار میدهیم. عدد حاصل ۴۵ است. این عدد را به صورت مربع کامل درآورده و از آخرین عدد مربوط به ناحیه اول، کم میکنیم. اگر حاصل تفریق، صفر باشد، عملیات خاتمه یافته و در غیر اینصورت، دو رقم بعدی را از بالا به پایین آورده و گامهای چهارم، پنجم و ششم را دوباره تکرار میکنیم تا به دقت مناسب برای پیدا کردن جذر تقریبی عدد مورد نظرمان برسیم.
با توجه به تصویر زیر، باقیمانده تفاضل مربوطه، صفر است پس ۴۵ را ریشه دوم ۲۰۲۵ بدست میآوریم.

در متن دیگری از مجله فرادرس به پیدا کردن ریشه دوم اعداد اعشاری خواهیم پرداخت و به کمک مثالی، نحوه اجرای عملیات را با توجه به مراحل گفته شده در این متن، مرور خواهیم کرد.
هر چند قدرت ذهن انسان بینهایت در نظر گرفته شده، ولی برای اجرای بعضی از عملیات ریاضی با محدودیتهایی مواجه میشویم. ولی به کمک تکنیکهایی که در محاسبات سریع و ذهنی وجود دارد، میتوان به بسیاری از آنها غلبه کرد. به این ترتیب با کمی سعی و تلاش، میتوانید در زمانی بسیار کوتاه، به پاسخهای دقیق یا حداقل تقریبی برسید. هر چند ممکن است فراگیری مورد نظر در این فیلم آموزشی، در ابتدای کار سخت به نظر آید ولی استفاده از آنها شما را از به کارگیری ماشین حساب بینیاز کند. از طرفی باعث فعال شدن ذهن شما شده و به بالا بردن کارایی مغزتان نیز کمک میکند. مواردی که در این آموزش مورد بررسی قرار گرفته، برحسب فصلهای آن، در ادامه آورده شده است.
فصل اول این آموزش روشهای محاسباتی برای انجام عمل ضرب را مورد توجه قرار داده است. فصل دوم نیز به ضرب ذهنی و سریع پرداخته. فصل سوم هم جمع و تفریق اعداد آموخته شده و همچنین بدست آوردن لگاریتم و محاسبات برمبنای آن در فصل چهارم مورد بحث است. فصل پنجم محاسبات توابع مثلثاتی و فصل ششم نیز محاسبه سریع جذر یا ریشه دوم اعداد را معرفی و آموزش داده است.
کل زمان این فیلم آموزشی، ۲ ساعت و ۲۰ دقیقه بوده که برای تمامی دانشآموزان بخصوص مقطع دبستان نوبت دوم و دبیرستان نوبت اول و دوم، همچنین دانشجویان دانشگاه مناسب است.
در آموزش جذر تقریبی هشتم با یادآوری مفهوم جذر یا ریشه دوم و روش استفاده از ماشینحساب کلیات بحث را یاد گرفتیم و سپس روشی مفید و البته سریع برای محاسبه جذر تقریبی یک عدد را به کار بردیم. با این روش توانستیم عددهای رادیکالی را با دیگر اعداد مقایسه کنیم و همچنین محل تقریبی آن را بر روی محور اعداد نمایش دهیم؛ البته در درسنامه نمایش عدد رادیکالی روی محور روش نمایش دقیق عدد رادیکالی بر روی محور آموزش داده شده است. البته در پایههای بالاتر باز هم با ریشهگیری سر و کار خواهیم داشت.
دانشجویان رشته فنی مهندسی و علوم نیز باید محاسبه رادیکال را به یاد داشته باشند، هر چند در این مقطع، کمتر به مقدار تقریبی آن احتیاج است ولی آگاهی از نحوه محاسبه آن، به درک بهتر نتایج بدست آمده کمک خواهد کرد. به همین جهت نوشتاریهای متعددی را به موضوع ریشه دوم یا جذر اعداد اختصاص دادهایم تا ضعفی که در بین دانشآموزان برای محاسبه جذر وجود دارد، از بین برود. در نوشتارهای بعدی، در مورد نحوه بدست آوردن ریشه دوم اعداد اعشاری بیشتر صحبت کرده و نحوه محاسبه آن را فراخواهیم گرفت.
اگر این مطلب برای شما مفید بوده است، آموزشها و مطالب زیر نیز به شما پیشنهاد میشوند:
نوشته جذر تقریبی و روش محاسبه آن — آموزش به زبان ساده و با مثال اولین بار در مجله فرادرس. پدیدار شد.
برچسب:
نویسنده: خنجی