 P50(2022/2023)6 5 Roˇ cnokorenjenje V Kˇ ˇ  Danes v šoli kvadratne korene števil veˇ cinoma raˇ cunamo s pomoˇ cjo žepnih raˇ cunal, vˇ casih pa so se že v osnovni šoli uˇ cili doloˇ citi kvadratni koren roˇ cnopoposebnempostopku,kigalahkonajdemo vstarihuˇ cbenikih,uporabljalpagajetuditudiNa- pierov mehanski raˇ cunski stroj v 17. stoletju. V ˇ clanku bomo ta postopek predstavili in utemeljili, hkrati pa bomo nakazali njegove posplošitve in ga primerjali z drugimi metodami za korenjenje. Predstavitevalgoritmazaraˇ cunanje kvadratnegakorena Algoritem za roˇ cno korenjenje bomo najprej prika- zali na konkretnem primeru števila 189225. Številko razdelimo na tri razdelke po dve števki: 18|92|25. Najprej doloˇ cimo najveˇ cje naravno šte- vilo, katerega kvadrat je manjši ali enak najbolj levemu razdeleku. To je jasno število 4, saj je 4 2 ≤ 18. Desno od enaˇ caja zapišemo 4, pod prvi razdelek pa vrednost 4 2 = 16, ki jo odštejemo in podˇ crtozapišemoostanek2,kimupripišemona- slednji razdelek. p 18|92|25=4 16 2 92 Dobljeno število je 292, dvakratnik dosedanjega rezultata pa 2· 4 = 8. Zdaj s poskušanjem do- loˇ cimo najveˇ cjo števko, ki jo lahko zapišemo na ˇ crtici, da velja neenakost 292≥8 · . Z nekaj raˇ cunanja ugotovimo, da je 292≥83·3= 249in292<84·4=336, torejjeiskanaštevka3, ki jo napišemo naˇ crtici in še pri novem vmesnem rezultatu 43. Vrednost 249 odštejemo od 292 in dobljenemu ostanku 43 pripišemo naslednji raz- delek 25, da dobimo 4325. p 18|92|25=43 16 2 92≥83·3 2 49 43 25 Zdaj ponovimo prejšnji korak. Dvakratnik dose- danjegarezultataje2·43=86. Naˇ crticizapišemo najveˇ cjo števko, za katero velja 4325 ≥ 86 · . Tokratjetoštevka5,sajje865·5=4325≤4325. Števko 5 dodamo tudi v vmesni rezultat, da do- bimo 435. Ker velja 865· 5 = 4325, dobimo pri odštevanju ostanek 0, kar pomeni, da smo s kore- njenjem zakljuˇ cili. Konˇ cni rezultat je torej 435. p 18|92|25=435 16 2 92≥83·3 2 49 43 25≥865·5 43 25 0 Kvadratni koren decimalnega števila doloˇ cimo po- dobno, le z nekaj izjemami. Korenjenec razdelimo na razdelke po dve števki od decimalne vejice proti levi in proti desni. Preden obravnavamo prvi razde- lek desno od vejice, v rezultat za enaˇ caj postavimo decimalno vejico. ˇ Ce ima razdelek na skrajni desni leenoštevko,mupripišemošeštevko0. Poglejmosi ta postopek na primeru števila 1,5129. √ 1|,51|29=1,23 1 0 51≥22·2 44 7 29≥243·3 7 29 0 Ker smo dobili ostanek 0, je algoritem konˇ can. Is- kani rezultat je 1,23, kar je natanko kvadratni koren števila 1,5129. Postopek lahko strnjeno predstavimo s koraki:  P50(2022/2023)6 6 Številorazdelimonarazdelkepodveštevki,odde- cimalne vejice levo in desno. Najbolj levi razdelek je v primeru lihega števila števk enomesten. ˇ Ce je potrebno, decimalna števila z niˇ clo dopolnimo tako, da ima sodo decimalk. Poišˇ cemo najveˇ cje enomestno število, katerega kvadrat je manjši ali enak številu v prvem raz- delku. To je prva števka korena. Njen kvadrat od- štejemo od števila v prvem razdelku ter ostanku pripišemo drugi razdelek. Dobljenemu številu bomo rekli zahtevek. Poišˇ cemo najveˇ cjo tako števko, ki je lahko dopi- sanadvakratnikudosedanjegarezultata,dabodo- bljenoštevilo,pomnoženostoistoštevko,manjše ali enako zahtevku. Dobljeno števko zapišemo za enaˇ caj kot drugo števko rezultata. To števko po- množimo s številom, ki ima to isto števko pripi- sano, dobljeni rezultat pa odštejemo od zahtevka in dobimo nov ostanek. Novemu ostanku pripišemo števki v naslednjem razdelku in postopek nadaljujemo. ˇ Ceporabimovserazdelkeinvzadnjemkorakudo- bimoostanek0,smoizraˇ cunalitoˇ cnovrednostko- rena zaˇ cetnega števila. V nasprotnem primeru pa lahko postopek nadaljujemo do želene natanˇ cno- sti,takodazadnjemuostankuinvsemnaslednjim pripisujemopodveniˇ cli,kinamdoloˇ catadodatno mesto v rezultatu. Utemeljitevalgoritma Za utemeljitev algoritma definirajmo posplošeni de- setiški sestav. Vsako naravno število N ∈N lahko v posplošenem desetiškem sestavu izrazimo kot N=a 1 a 2 ...a n−1 a n =10 n−1 ·a 1 +10 n−2 ·a 2 +...+10 1 ·a n−1 + 10 0 ·a n , kjer veljaa i ∈N∪{0} zai∈{1,2 ... n}. Posplošeni desetiški sestav se torej od obiˇ cajnega razlikuje v tem, da lahko za števke vzamemo po- ljubna naravna števila (vkljuˇ cno z 0), ne pa le cela številaod0do9. Sevedataksestavneomogoˇ caeno- liˇ cnegazapisaštevila,vendargabomoprisamemdo- kazu potrebovali. Poskusimo algoritem najprej utemeljiti na primeru korenjenja kvadrata dvomestnega naravne- ga številax 1 x 2 : (x 1 x 2 ) 2 =(10x 1 +x 2 ) 2 =100x 2 1 +20x 1 x 2 +x 2 2 , =100x 2 1 +x 2 ·(20x 1 +x 2 ), =100x 2 1 +x 2 ·(2x 1 )x 2 . Zadnji izraz razjasni algoritem, ki v tem primeru se- stoji iz dveh faz. V prvi fazi je treba poiskati eno- liˇ cno doloˇ ceno števko x 1 , ki predstavlja desetice re- zultata korena. Nadalje je treba doloˇ citi enice, tj. števkox 2 , ki nastopa v drugemˇ clenu izraza, s kate- rimsmozapisalikorenjenec,torejvx 2 ·(20x 1 +x 2 )= x 2 ·(2x 1 )x 2 . Zapis desno od enaˇ caja utemeljuje po- stopanje iz algoritma; to, kar imamo v dozdajšnjem rezultatu (v tem primeru je tox 1 ), množimo z 2, po- tempaišˇ cemotakoštevkox 2 ,kijomoramodopisati števki 2x 1 , da bo dobljeno število, pomnoženo s to isto števko x 2 , dalo število, ki bo zajelo ostanek, ki ga nismo zajeli s prvimˇ clenom, tj. 100x 2 1 . Utemeljitev algoritma zdaj posplošimo na kore- njenje kvadrata n-mestnega števila. V tem primeru sebomosklicalinanaslednjoenakost,kiveljazapo- ljubnarealnaštevilainjolahkobralcipreverijospo- moˇ cjo matematiˇ cne indukcije: (x 1 +x 2 +···+x n ) 2 = n X i,j=1 i