電卓による3乗根の計算                 戻る

 電卓には必ずといっていいほど平方根の計算ができるように、キーが付いている。

 ところで、+、−、×、÷、√ を用いて表される数は、定木・コンパスを用いて作図可能であ
ることが知られている。(詳しくは、こちらを参照)

 ということは、我々は、作図可能な世界と常に接しているわけで、毎日数学の世界と関わり
の機会を持ちながら、生きていることになる。そう考えると、何か不思議な気分だ。

 最近、その平方根を用いて、3乗根を求める方法があることを知った。

普通は、関数電卓やパソコンの表計算ソフトを利用して、3乗根の計算はなされる。あるいは、
Horner の方法などが知られている。

 ここでは、手もとにある、どこにでもあるような普通の電卓を利用して、3乗根を求める方法を
紹介しようと思う。

 数列{an}において、漸化式
                   1=a、4an+1=an+1 (n≧1)
を考える。
 このとき、この漸化式は、4(an+1−1/3)=an−1/3 と変形できるので、一般項 an は、

             n=1/3+(1/4)n-1(a−1/3) 
となる。

 したがって、
             n → ∞ のとき、 an1/3
となる。

 この漸化式を用いると、平方根を利用して、3乗根(の近似値)が求められる。

 3乗根を求めたい数を、N とする。このとき、次の式が成り立つ。

             

ここで、 とおくと、
                  
となる。
 この式が、Nの3乗根を求めるプロセスを与える。

ところで、 n → ∞ のとき、 an1/3 なので、確かに  が成り立つ。

例  2 の 3 乗根 を求めよ。

  まず、X1 = 2 として、(← ここは任意に適当な数を選ぶ)
      X2 = ( X1 に、N=2 を掛けて、平方根を2回とる)=1.41421356237
      X3 = ( X2 に、N=2 を掛けて、平方根を2回とる)=1.29683955464
      X4 = ( X3 に、N=2 を掛けて、平方根を2回とる)=1.26905095718
  以下同様にして、
      X5 =1.26219735038
      X6 =1.26048973986
      X7 =1.26006319832
      X8 =1.25995658549
      X9 =1.25992993369
     X10 =1.25992327083
      X11 =1.25992160512
     X12 =1.25992118869
     X13 =1.25992108459
     X14 =1.25992105856
     X15 =1.25992105205
     X16 =1.25992105043
     X17 =1.25992105002
     X18 =1.25992104992
     X19 =1.25992104989
     X20 =1.25992104989 (← そろそろ計算が安定してきた!)
     ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  以上の計算から、
               ≒ 1.25992104989
 であることが分かる。

 因みに、関数電卓を用いれば、2の3乗根は、1.25992105 と瞬時に求めることができ
るが、上記の方法で感心するのは、簡易な電卓でも、時間をかければ、十分3乗根も計算が
可能であるという点である。

(参考文献:野崎昭弘・何森 仁・伊藤潤一・小沢健一 著
                               数と計算の意味がわかる (ベレ出版))

(追記) 同様の手法で、5乗根、7乗根も求められる。

例  2 の 5 乗根 を求めよ。

 数列{an}において、漸化式
                   1=a、16an+1=an+3 (n≧1)
を考える。
 このとき、この漸化式は、16(an+1−1/5)=an−1/5 と変形できるので、一般項 an は、

             n=1/5+(1/16)n-1(a−1/5) 
となる。

 したがって、
             n → ∞ のとき、 an1/5
となる。

 この漸化式を用いると、平方根を利用して、5乗根(の近似値)が求められる。

 5乗根を求めたい数を、N とする。このとき、次の式が成り立つ。

             

ここで、 とおくと、
                  
となる。
 この式が、Nの5乗根を求めるプロセスを与える。

ところで、 n → ∞ のとき、 an1/5 なので、確かに  が成り立つ。

  まず、X1 = 2 として、(← ここは任意に適当な数を選ぶ)
      X2 = ( X1 に、N=23=8 を掛けて、平方根を4回とる)=1.189207115
      X3 = ( X2 に、N=8 を掛けて、平方根を4回とる)=1.15118922994
      X4 = ( X3 に、N=8 を掛けて、平方根を4回とる)=1.14885387665
  以下同様にして、
      X5 =1.14870807448
      X6 =1.14869896245
      X7 =1.14869839296
      X8 =1.14869835736
      X9 =1.14869835513
     X10 =1.14869835500
      X11 =1.14869835499
     X12 =1.14869835499 (← そろそろ計算が安定してきた!)
     ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  以上の計算から、
               ≒ 1.14869835499
 であることが分かる。
例  2 の 7 乗根 を求めよ。

 数列{an}において、漸化式
                   1=a、8an+1=an+1 (n≧1)
を考える。
 このとき、この漸化式は、8(an+1−1/7)=an−1/7 と変形できるので、一般項 an は、

             n=1/7+(1/8)n-1(a−1/7) 
となる。

 したがって、
             n → ∞ のとき、 an1/7
となる。

 この漸化式を用いると、平方根を利用して、7乗根(の近似値)が求められる。

 7乗根を求めたい数を、N とする。このとき、次の式が成り立つ。

             

ここで、 とおくと、
                  
となる。
 この式が、Nの7乗根を求めるプロセスを与える。

ところで、 n → ∞ のとき、 an1/7 なので、確かに  が成り立つ。

  まず、X1 = 2 として、(← ここは任意に適当な数を選ぶ)
      X2 = ( X1 に、N=2 を掛けて、平方根を3回とる)=1.189207115
      X3 = ( X2 に、N=2 を掛けて、平方根を3回とる)=1.11438674259
      X4 = ( X3 に、N=2 を掛けて、平方根を3回とる)=1.10537144569
  以下同様にして、
      X5 =1.10424967383
      X6 =1.10410953241
      X7 =1.10409201599
      X8 =1.10408982645
      X9 =1.10408955276
     X10 =1.10408951855
      X11 =1.10408951427
     X12 =1.10408951374
     X13 =1.10408951368
     X14 =1.10408951367
     X15 =1.10408951367 (← そろそろ計算が安定してきた!)
     ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
  以上の計算から、
               ≒ 1.10408951367
 であることが分かる。