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Wurzeln und $n$-te Wurzeln mit den Grundrechenoperationen

Wurzeln, Variante Rechteck mit gleicher Fläche

Ziel ist es, ein Tabellenkalkulationsblatt zu erstellen, das die Wurzel aus einer beliebigen Zahl mittels Grundrechenoperationen bestimmen kann. Nehmen Sie als Beispiel $\sqrt{46337995}$ (und finden Sie heraus, warum genau diese Zahl gewählt wurde. Finden Sie die nächste solche Zahl?)

Für die Excel-Kniffe finden Sie ein Video im Klassenlaufwerk. Für die schlechte Audioqualität entschuldige ich mich (ein besseres Mikrophon ist unterwegs).

Wenn sich der Internet-Explorer an der Schule daran nicht verschluckt, kann das Video auch gleich hier abgespielt werden:

3. Wurzeln, Quader mit gleichem Volumen

Programmieren Sie die Berechnung der dritten Wurzel wie oben. Achtung: Bestimmen Sie den Durchschnitt der 3 Seitenlängen!

$n$-te Wurzeln, Verallgemeinerung

Erstellen Sie ein Tabellenblatt, wo der Radikand und $n$ für die Berechnung der $n$-ten Wurzel eingegeben werden kann. Hinweis: Mit dem Circonflex kann hochgerechnet werden, z.B. ist 2^10 dann 1024. Achtung: Potenzen werden in Excel von links nach rechts anstatt von rechts nach links ausgewertet. D.h. 2^4^2 wird als (2^4)^2 interpretiert.

Allgemeine Methode: Intervallhalbierung

Man sucht die $n$-te Wurzel aus $w$

  1. Man startet mit zwei Schätzungen, $s$ und $S$, wobei $s$ zu klein und $S$ zu gross ist (z.B. 0 und $w$).
  2. Man untersucht den Mittelwert $m=\frac{s+S}{2}$. Ist $m$ zu gross, wird $S$ mit $m$ überschrieben, sonst wird $s$ mit $m$ überschrieben.
  3. Wenn die Schätzung nicht genau genug ist, wiederhole Schritt 2.

Ein Screencast dazu finden Sie auf dem Klassenlaufwerk, oder wenn sich Explorer nicht daran verschluckt, direkt hier:

Hinweis: Mit diesem Verfahren können auch Lösungen zu beliebigen Gleichungen der Form $f(x)=0$ gefunden werden (wenn man $s$ und $S$ findet mit $f(s)<0$ und $f(S)>0$ und $f$ zwischen $s$ und $S$ stetig ist (d.h. der Graph kann ohne Absetzen des Stiftes gezeichnet werden)).

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Weitere tagesaktuelle Radikanden:

eps = 0.20170113; p=/\.20170113/; 30000.times{|i| r = ((i+eps)**2+1).to_i; puts r if Math.sqrt(r).to_s=~p}

Dieser Ruby-Code kann z.B. auf https://repl.it/languages/ruby ausgeführt werden. Direkt-Link: https://repl.it/FIXl/0