Cómo calcular 1/6 ^ 0.4 sin el uso de calculadora

Primero, simplifiquemos su pregunta.

¿Cómo calculo [matemáticas] \ frac {1} {\ sqrt [5] {36}} [/ matemáticas] sin una calculadora?

Para resolver esto, primero observamos que 36 está cerca de 32 , que es la quinta potencia de 2, por lo que podríamos, con las habilidades que aprenderá en Cálculo 2, buscar una función polinómica que nos permita calcular valores para esta expresión, cuando x está razonablemente cerca de 32.

No voy a explicar cómo obtener esta serie Power, una secuencia de polinomios que se aproxima a la respuesta que buscamos, pero eventualmente aprenderá al respecto.

Power Series converge en [math] \ frac {1} {x} [/ math]:

  • [matemáticas] \ frac12 – \ frac {x-32} {320} + \ frac {3 (x-32) ^ 2} {51200} – \ frac {11 (x-32) ^ 3} {8192000} + \ frac {11 (x-32) ^ 4} {327680000} -… [/ matemáticas]

y como puede ver, cuando pongo los primeros pasos en la calculadora, esta función se acerca cada vez más a 0.4883593419.

Esta es una serie Power , una serie polinómica que se acerca cada vez más al valor real, a medida que avanzamos.

No aprendí sobre esto en el cálculo de la escuela secundaria hace 50 años, pero aprendí sobre eso en el segundo semestre de cálculo en una universidad técnica local este verano.

Puede buscar la técnica en línea, o puede consultar el capítulo 10 del libro Cálculo de William Briggs y Lyle Cochran (que compré usado en Amazon por menos de $ 10 porque compré la primera edición en lugar de la segunda enseñada actualmente) edición). (Los libros usados ​​no incluyen códigos MyMathLab, por supuesto).

[matemáticas] \ dfrac {1} {6 ^ {0.4}} [/ matemáticas] es lo mismo que [matemáticas] \ dfrac {1} {6 ^ \ frac {2} {5}} [/ matemáticas] o [ matemáticas] \ dfrac {1} {36 ^ \ frac {1} {5}} [/ matemáticas].

Entonces estamos buscando la quinta raíz de [math] x = \ dfrac {1} {36} [/ math]. Sabemos que la quinta raíz de [matemáticas] \ dfrac {1} {32} [/ matemáticas] es [matemáticas] \ dfrac {1} {2} [/ matemáticas], o [matemáticas] 0.5 [/ matemáticas], entonces el la quinta raíz de [math] \ dfrac {1} {36} [/ math] estará cerca de [math] 0.5 [/ math].

Podríamos usar [math] 0.5 [/ math] como una buena suposición, pero sería demasiado alto porque [math] \ dfrac {1} {32} [/ math] es sobre [math] 12 \ % [/ math] más alto que [math] \ dfrac {1} {36} [/ math]. Lo sabemos porque [matemáticas] \ dfrac {36} {32} = \ dfrac {9} {8} = 1.125 [/ matemáticas] y [matemáticas] \ dfrac {32} {36} = \ dfrac {8} { 9} = 0,888 [/ matemáticas]. Una forma dice que el error en nuestra estimación de [matemáticas] x [/ matemáticas] es [matemáticas] 12.5 \% [/ matemáticas], y la otra forma dice [matemáticas] 11 \% [/ matemáticas], así que nos dividiremos la diferencia y decir que nuestra estimación de la quinta raíz de [matemática] x [/ matemática] es demasiado alta porque sobreestimamos [matemática] x [/ matemática] en [matemática] 12 \% [/ matemática].

Así que tratemos de cerrar esa brecha [matemática] 12 \% [/ matemática] con un pequeño cálculo.

La derivada de la quinta raíz de [matemáticas] x [/ matemáticas] es:

[math] \ dfrac {\ mathrm d} {\ mathrm dx} \ sqrt [5] {x} = \ dfrac {\ sqrt [5] {x}} {5x} [/ math]

Lo que simplemente significa que el error porcentual en la estimación de la quinta raíz de [matemáticas] x [/ matemáticas] está desactivado por solo [matemáticas] \ dfrac {1} {5} [/ matemáticas] tanto como el error porcentual en [ matemáticas] x [/ matemáticas] en sí. Dado que [matemáticas] x [/ matemáticas] es demasiado alto en [matemáticas] 12 \% [/ matemáticas], la quinta raíz de x es demasiado alta en una quinta parte de eso, o simplemente [matemáticas] 2.4 \% [/ matemáticas] . Así que simplemente eliminaremos [matemática] 2.4 \% [/ matemática] de nuestro huésped salvaje, que, como recordarán, fue [matemática] 0.5 [/ matemática]. [matemática] ~ 2.4 \% [/ matemática] de [matemática] 0.5 [/ matemática] es aproximadamente [matemática] 0.012 [/ matemática], entonces nuestra estimación revisada es [matemática] 0.5–0.012 [/ matemática], que es aproximadamente [matemáticas] 0.488 [/ matemáticas].

Al verificar esto con una calculadora, la verdadera respuesta es aproximadamente [matemática] 0.488359 [/ matemática], por lo que nuestra estimación de [matemática] 0.488 [/ matemática] está desactivada en menos de una décima de porcentaje. No está mal, considerando que no usamos una calculadora.

1/6 ^ 0.4 = 1/36 ^ 0.2

36 ^ 0.2 = quinta raíz de 36

2 ^ 5 = 32

Entonces, la quinta raíz de 36 es un poco más que 2.

Exprese 36 como 2 * 2 * 2 * 2 * 2.25.

El promedio aritmético de los cinco factores es 2.05.

Esta es una estimación justa de la quinta raíz de 36

Entonces 1/6 ^ 0.4 = 1 / 2.05

Por división obtenemos 0.4878.

1/6 ^ (2/5) = 1 / (36) ^ (1/5)

2 ^ 5 <36 <3 ^ 5

① 21 ^ 5

= (20 + 1) ^ 5

= 20 ^ 5 + 5 * 20 ^ 4 + 10 * 20³ + 10 * 20² + 5 * 20 + 1

= 32 * 10 ^ 5 + 5 * 16 * 10 ^ 4 + 10 * 8 * 1000 + 4k + 100 + 1

= 3.2m + 0.8m + 84k + 101

= 4.084,101 ~~ demasiado grande

② 205 ^ 5

= (200 + 5) ^ 5

= 200 ^ 5 + 5 * 5 * 200 ^ 4 + 10 * 5² * 200³ + 10 * 5³ * 200² + 5 * 5 ^ 4 * 200 + 5 ^ 5

= 32 * 10 ^ 10 + 100 * 4 * 10 ^ 8 + * 250 * 8 * 10 ^ 6 + 5000 * 10 ^ 4 + 1000 * 625 + 625 * 5

= 320b + 40b + 2b + 50m + 625k + 3125

= 362,050,628,125

∴5√36.2050628 = 2.05