請選擇「化簡 1 個根號」或「2 個根號的四則運算」,再輸入根號前面的數和根號裡的數。下方的數學式和輸入欄是連動的,直接改寫式中的數字也能計算。
這個頁面可以做什麼
- 可以把 \(\sqrt{48}\) 這樣的平方根化簡成 \(4\sqrt{3}\)(根號裡的數盡量小的整數)。也能看到根號裡的數的質因數分解,以及把平方因數提到外面的過程
- 也能確認根號裡是完全平方數時,根號會消失變成整數,例如 \(\sqrt{36} = 6\)
- 可以計算 \(3\sqrt{2} + 5\sqrt{2}\)、\(2\sqrt{6} \times 3\sqrt{2}\) 這樣根號之間的加減乘除,答案以化簡後的精確形式顯示
- 除法中分母留下根號時,會以消去分母根號的形式(分母有理化後)作答。例如:\(6 \div \sqrt{3} = 2\sqrt{3}\)
- 答案以精確形式為主,並附上小數值和「介於哪兩個整數之間」。也能在數線上確認大小
- 計算機會顯示和手寫相同形式的根號式子,也可以直接改寫根號裡面或前面的數來計算
這個計算有什麼用?
A4、A3 等 A 系列的紙張,長寬比規定為 \(1 : \sqrt{2}\)。這個比例把長邊對折後比例不變,所以 A3 對折剛好就是 A4。實際上 A4 是 210 mm × 297 mm,\(297 \div 210 \approx 1.4143\) 和 \(\sqrt{2} \approx 1.4142\) 幾乎一致。
規定 A0 的面積為 1 平方公尺,再套用這個比例,A0 就是 841 mm × 1189 mm。影印機放大縮小顯示「A4→A3 141%」,背後就是這個 \(\sqrt{2}\) 倍。
由互相垂直的兩邊長求斜邊長時(畢氏定理),答案多半是根號的形式。邊長 1 m 的正方形對角線是 \(\sqrt{2} \approx 1.414\) m,長 3 m、寬 4 m 則是 \(\sqrt{25} = 5\) m。
在建築和木工現場,會量這條對角線的長度來確認是否成直角。設計圖上不要直接寫 \(\sqrt{18}\) 這樣的值,化成最簡根式 \(3\sqrt{2}\),就能馬上估計是 \(\sqrt{2} \approx 1.414\) 的 3 倍,大約 4.24 m。
標準差是把與平均數的差平方後再平均的值(變異數)的平方根。先平方再開根號,就能回到和原始資料相同的單位。
例如 4, 6, 8, 10, 12 這 5 個值,平均數是 8,變異數是 8,所以標準差是 \(\sqrt{8} = 2\sqrt{2} \approx 2.83\)。考試成績的分布、工廠產品的品質管理、健康檢查的參考值等,凡是處理資料的地方都會出現平方根。
從高度 \(h\) 公尺讓物體落下,到達地面的時間是 \(\sqrt{\dfrac{2h}{g}}\) 秒(\(g\) 是重力加速度,約 9.8),5 m 的話約 1.01 秒。單擺來回擺動一次的時間,也和擺長的平方根成正比(擺長 1 m 的單擺約 2.0 秒)。
「時間和距離的平方根成正比」這個關係,用在時鐘和遊樂設施的設計、墜落事故的調查等生活周遭的場合。
由輪胎留在路面上的煞車痕(拖痕)長度,可以用 \(\sqrt{2\mu g d}\)(\(\mu\) 是路面與輪胎的摩擦係數,\(g\) 是重力加速度,\(d\) 是煞車痕的長度)推估開始煞車時的速度。乾燥柏油路面 \(\mu = 0.7\)、痕長 20 m 的話,是 \(\sqrt{274.4} \approx 16.6\) m/s,換算成時速大約 60 km。
這個推估實際用在交通事故鑑定中,也是「速度變成 2 倍,從煞車開始作用到停下的距離(煞車距離)會變成 4 倍(=煞車距離和速度的平方成正比)」這個安全駕駛觀念的依據。
公式與圖示
符號與用語解說
符號
| \(\sqrt{\phantom{a}}\) | 根號 | 表示平方根的符號,叫做根號。據說源自拉丁文 radix(根)的字首 r 變形而來。像 \(\sqrt{9} = 3\) 這樣,表示「平方後等於根號裡的數的正數」。 |
| \(\sqrt{a}\) | 根號 a | \(a\) 的平方根中正的那一個。平方後會變回 \(a\)(\(\left(\sqrt{a}\right)^2 = a\))。根號裡的 \(a\) 只能是大於或等於 0 的數。 |
| \(a\sqrt{b}\) | a 根號 b | \(a\) 乘以 \(\sqrt{b}\)(省略了乘號)。根號化簡的答案是這個形式,\(a\) 是提到根號外的數,\(b\) 是留在根號裡的數。 |
| \(a^2\) | a 的平方 | \(a\) 乘 2 次(\(a \times a\))。右上方的小 2 表示「相乘的次數」。根號化簡的第一步,就是從根號裡找出這個形式。 |
| \(\approx\) | 約等於 | 表示大約相等的符號。根號的值開不盡,所以寫成小數時,要像 \(\sqrt{2} \approx 1.41421356\) 這樣使用這個符號。 |
| \(p, q\) | p、q | 常用來表示乘在根號前面的數的文字。本頁像 \(p\sqrt{a} + q\sqrt{a}\) 這樣,用來表示「有幾個 \(\sqrt{a}\)」。 |
| \(<\) | 小於 | 表示左邊比右邊小的符號。本頁像 \(6 < 4\sqrt{3} < 7\) 這樣,用來表示根號的值介於哪兩個整數之間。 |
用語
| 平方根 | 平方後等於該數的數。\(9\) 的平方根是 \(3\) 和 \(-3\) 兩個,正的寫成 \(\sqrt{9}\),負的寫成 \(-\sqrt{9}\)。「平方」就是 2 次方。 |
| 根號 | 表示平方根的符號 √。像 \(\sqrt{5}\) 這樣,表示放在裡面的數的平方根(正的那一個)。 |
| 最簡根式 | 不改變值、化成最簡單的形式的根式。根號化簡時,把平方的部分提到根號外,讓根號裡的數變成盡量小的整數(\(\sqrt{48} \to 4\sqrt{3}\))。 |
| 完全平方數 | 像 \(1, 4, 9, 16, 25, 36, \dots\) 這樣,整數平方後得到的數。根號裡是這種數時,根號會消失變成整數(\(\sqrt{36} = 6\))。 |
| 平方因數 | 某數的因數中是完全平方數的那些。\(48\) 有 \(16 = 4^2\) 這個平方因數,所以可以化簡成 \(\sqrt{48} = 4\sqrt{3}\)。平方因數只有 \(1\) 的數(\(2, 3, 5, 6, 7, 10, \dots\))無法再化簡。 |
| 質因數分解 | 把整數寫成只有質數相乘的形式(\(48 = 2^4 \times 3\))。相同的質因數每湊成一對就有一個提到根號外,所以指數是偶數的質數全部提到外面,指數是奇數的會留 1 個在裡面。是找出平方因數最可靠的方法。 |
| 質數 | 像 \(2, 3, 5, 7, 11, \dots\) 這樣,只能被 1 和自己整除、2 以上的整數,是質因數分解的材料。 |
| 同類項 | 式子中文字部分完全相同的項,像 \(3x\) 和 \(5x\) 這樣的關係。根號則是像 \(3\sqrt{2}\) 和 \(5\sqrt{2}\) 這樣根號裡相同的為同類項(也叫同類方根),只有這種才能合併成一個。 |
| 分母有理化 | 把分母有根號的分數,分子、分母同乘以相同的數,化成分母沒有根號的形式。值不會改變(\(\dfrac{1}{\sqrt{3}} = \dfrac{\sqrt{3}}{3}\))。 |
| 有理數 | 能用兩個整數的分數表示的數。整數、有限小數、循環小數都是有理數。「有理」是指能用比(ratio)表示。 |
| 無理數 | 無法用分數表示的數。寫成小數會無限延續而且不循環。\(\sqrt{2}\)、\(\sqrt{3}\)、圓周率 \(\pi\) 等都是無理數。 |
| 實數 | 有理數和無理數合起來,和數線上的點一一對應的所有數。本頁處理的是實數範圍內的平方根。 |
| 近似值 | 代替精確值使用的大約的值。\(\sqrt{2} \approx 1.414\) 的右邊就是近似值。根號的值開不盡,所以寫成小數一定是近似值。 |
| 虛數 | 不是實數的數。規定平方後等於 \(-1\) 的數為 \(i\),\(-4\) 的平方根就是 \(2i\) 和 \(-2i\)。負數的平方根是虛數,無法放在數線上。在高中數學的複數單元學到。 |
| 雙重根號 | 像 \(\sqrt{5 + 2\sqrt{6}}\) 這樣,根號裡還有根號的式子。條件符合時,可以化成像 \(\sqrt{3} + \sqrt{2}\) 這樣只有一層根號的形式。這個計算機不處理。 |
| 數線 | 把數當成一條直線上的點排列的圖。可以直接看出根號的值大約多大、介於哪兩個整數之間。 |
建議先了解的基礎知識
為了能「理解意義」地使用這個頁面的計算,這裡整理了建議先了解的基礎知識。
遇到卡關時,回頭複習表中的內容是最快的方法。
| 次方與平方(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 質因數分解(國小六年級,11~12 歲) |
|
| 平方根的意義(國中八年級,13~14 歲) |
|
| 代數式的同類項(國中七年級,12~13 歲) |
|
| 分數的計算與約分(國小五年級~國中七年級,10~13 歲) |
|
| 畢氏定理(國中八年級,13~14 歲) |
|
用 Excel 計算的方法
| 根號裡的數 a | 3 |
| √a 的值 | =SQRT(B1) |
| √a 平方後的值(變回 B1) | =B2^2 |
| 提到根號外的數 a | 4 |
| 留在根號裡的數 b | 3 |
| 原來的數 a²×b | =B1^2*B2 |
| √(a²b) 的值 | =SQRT(B3) |
| a√b 的值(會是相同的值) | =B1*SQRT(B2) |
| 根號裡的數 a | 2 |
| 第 1 個根號前面的數 p | 3 |
| 第 2 個根號前面的數 q | 5 |
| p√a + q√a 的值 | =B2*SQRT(B1)+B3*SQRT(B1) |
| (p+q)√a 的值(會是相同的值) | =(B2+B3)*SQRT(B1) |
| 第 1 個根號裡的數 a | 3 |
| 第 2 個根號裡的數 b | 6 |
| √a × √b 的值 | =SQRT(B1)*SQRT(B2) |
| √(ab) 的值(會是相同的值) | =SQRT(B1*B2) |
| 化簡後的 3√2 的值(會是相同的值) | =3*SQRT(2) |
| 根號裡的數 b | 3 |
| 1 ÷ √b 的值 | =1/SQRT(B1) |
| √b ÷ b 的值(會是相同的值) | =SQRT(B1)/B1 |
第一個表格在 a 填 3:√3 是 1.732050808…,平方後變回 3。
第二個表格在 a 填 4、b 填 3。原來的數是 48,√48 和 4√3 都是 6.928203230…。
第三個表格是 3√2 + 5√2,兩種算法都是 11.31370850…。第四個表格是 √3 × √6,三個式子都是 4.242640687…。
第五個表格是 1 ÷ √3,有理化後的 √3 ÷ 3 也是相同的 0.5773502692…。改寫數值,就能確認任何組合都成立。
另外,Excel 顯示的是小數的近似值。4√3 這樣的精確形式,請用本頁的計算機確認。
用 Google 試算表計算的方法
| 根號裡的數 a | 3 |
| √a 的值 | =SQRT(B1) |
| √a 平方後的值(變回 B1) | =B2^2 |
| 提到根號外的數 a | 4 |
| 留在根號裡的數 b | 3 |
| 原來的數 a²×b | =B1^2*B2 |
| √(a²b) 的值 | =SQRT(B3) |
| a√b 的值(會是相同的值) | =B1*SQRT(B2) |
| 根號裡的數 a | 2 |
| 第 1 個根號前面的數 p | 3 |
| 第 2 個根號前面的數 q | 5 |
| p√a + q√a 的值 | =B2*SQRT(B1)+B3*SQRT(B1) |
| (p+q)√a 的值(會是相同的值) | =(B2+B3)*SQRT(B1) |
| 第 1 個根號裡的數 a | 3 |
| 第 2 個根號裡的數 b | 6 |
| √a × √b 的值 | =SQRT(B1)*SQRT(B2) |
| √(ab) 的值(會是相同的值) | =SQRT(B1*B2) |
| 化簡後的 3√2 的值(會是相同的值) | =3*SQRT(2) |
| 根號裡的數 b | 3 |
| 1 ÷ √b 的值 | =1/SQRT(B1) |
| √b ÷ b 的值(會是相同的值) | =SQRT(B1)/B1 |
用 Python 計算的方法
from math import isqrt
def simplify_radical(n):
# 把 √n 改寫成 a√b(b 沒有平方因數),傳回 (a, b)
outside = 1
inside = n
d = 2
while d * d <= inside:
while inside % (d * d) == 0:
inside //= d * d
outside *= d
d += 1
return outside, inside
outside, inside = simplify_radical(48)
if inside == 1:
print(f"√48 = {outside}")
else:
print(f"√48 = {outside}√{inside}")
# 也用小數的值確認(兩者相同)
print(48 ** 0.5, outside * inside ** 0.5)
# 根號裡是完全平方數時,根號會消失
print(simplify_radical(36), isqrt(36))
用 LaTeX 等數學式語言的寫法(可直接複製)
(√a)² = a
\left(\sqrt{a}\right)^{2} = a
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msup>
<mrow><mo>(</mo><msqrt><mi>a</mi></msqrt><mo>)</mo></mrow>
<mn>2</mn>
</msup>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
</mrow>
</math>
(sqrt(a))^2 = a
Sqrt[a]^2 == a
sqrt(a)^2 = a;
sqrt(a)^2 == a
(√a)^2 = a
√(a²b) = a√b
\sqrt{a^{2}b} = a\sqrt{b}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msqrt><mrow><msup><mi>a</mi><mn>2</mn></msup><mi>b</mi></mrow></msqrt>
<mo>=</mo>
<mi>a</mi>
<msqrt><mi>b</mi></msqrt>
</mrow>
</math>
sqrt(a^2 b) = a sqrt(b)
Sqrt[a^2 b] == a Sqrt[b]
sqrt(a^2*b) = a*sqrt(b);
sqrt(a^2*b) == a*sqrt(b)
√(a^2 b) = a√b
p√a + q√a = (p + q)√a
p\sqrt{a} + q\sqrt{a} = \left(p + q\right)\sqrt{a}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mi>p</mi><msqrt><mi>a</mi></msqrt>
<mo>+</mo>
<mi>q</mi><msqrt><mi>a</mi></msqrt>
<mo>=</mo>
<mo>(</mo><mi>p</mi><mo>+</mo><mi>q</mi><mo>)</mo>
<msqrt><mi>a</mi></msqrt>
</mrow>
</math>
p sqrt(a) + q sqrt(a) = (p + q) sqrt(a)
p Sqrt[a] + q Sqrt[a] == (p + q) Sqrt[a]
p*sqrt(a) + q*sqrt(a) = (p + q)*sqrt(a);
p*sqrt(a) + q*sqrt(a) == (p + q)*sqrt(a)
p√a + q√a = (p + q)√a
√a × √b = √(ab)
\sqrt{a} \times \sqrt{b} = \sqrt{ab}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<msqrt><mi>a</mi></msqrt>
<mo>×</mo>
<msqrt><mi>b</mi></msqrt>
<mo>=</mo>
<msqrt><mrow><mi>a</mi><mi>b</mi></mrow></msqrt>
</mrow>
</math>
sqrt(a) * sqrt(b) = sqrt(a b)
Sqrt[a] Sqrt[b] == Sqrt[a b]
sqrt(a)*sqrt(b) = sqrt(a*b);
sqrt(a)*sqrt(b) == sqrt(a*b)
√a × √b = √(ab)
√a ÷ √b = √(ab) / b
\frac{\sqrt{a}}{\sqrt{b}} = \frac{\sqrt{a}\sqrt{b}}{\sqrt{b}\sqrt{b}} = \frac{\sqrt{ab}}{b}
<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" display="block">
<mrow>
<mfrac><msqrt><mi>a</mi></msqrt><msqrt><mi>b</mi></msqrt></mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac>
<mrow><msqrt><mi>a</mi></msqrt><msqrt><mi>b</mi></msqrt></mrow>
<mrow><msqrt><mi>b</mi></msqrt><msqrt><mi>b</mi></msqrt></mrow>
</mfrac>
<mo>=</mo>
<mfrac><msqrt><mrow><mi>a</mi><mi>b</mi></mrow></msqrt><mi>b</mi></mfrac>
</mrow>
</math>
sqrt(a)/sqrt(b) = (sqrt(a) sqrt(b))/(sqrt(b) sqrt(b)) = sqrt(a b)/b
Sqrt[a]/Sqrt[b] == Sqrt[a b]/b
sqrt(a)/sqrt(b) = sqrt(a*b)/b;
sqrt(a)/sqrt(b) == sqrt(a*b)/b
√a/√b = √(ab)/b
請 ChatGPT 幫忙計算的方法
你是平方根的數學計算助理。請務必實際執行 Python 程式碼來進行以下計算,並只根據執行結果的數值回答(不要用心算或猜測作答)。 1. 請把 √48 化簡成根號裡的數盡量小的整數的形式。 2. 也請列出過程中用到的 48 的質因數分解。 3. 請把 3√2 + 5√2、2√6 × 3√2、6 ÷ √3 分別化成最簡根式(除法的答案分母不留根號)。 請在 Python 中自己寫一個把根號裡的數做質因數分解、提出平方因數的函數,並確認化簡前後的小數值一致。請列出所用的程式碼和執行結果的數值。
使用方法
-
1輸入數值在輸入欄中輸入要計算的數值
-
2計算按下「計算」按鈕
-
3查看結果計算結果會立即顯示。計算的思路和公式的解說,也都能在同一個頁面查看
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