苏家兄妹四人围坐在老宅的天井里,石桌上摊着几张草稿纸,晚风带着桂花香飘进来。苏五震率先开口,他向来对数字敏感,手指在桌上轻轻敲击:“哥几个,我最近在琢磨一个有意思的问题——五次根号下250的五次方到260的五次方之间的数,开五次方后会是什么情况?”
苏六坎推了推眼镜,作为家里最沉稳的那个,他总是先理清逻辑:“你是说,对于250??到260??之间的任意一个整数N,计算N^(1/5)的结果?这其实是个很典型的幂函数逆运算问题。”
“没错!”苏五震眼睛一亮,“比如250??开五次方就是250,260??开五次方就是260,那中间的数呢?比如255??开五次方,结果肯定在250到260之间,但具体是多少?有没有什么规律?”
苏七离放下手中的茶杯,她心思细腻,总能发现别人忽略的细节:“我觉得不能只看整数,比如251??开五次方,结果应该…。”
苏八兑笑出声来:“姐,你没绕进去,但也没说到点子上。五哥的意思是,比如一个数M,它在250??和260??之间,但不是某个整数的五次方,比如250?? 1,这个数开五次方是多少?肯定比250大一点,但大多少?”
苏五震补充道:“而且每个整数对应的区间长度不一样。比如整数部分为250的数,范围是250??到251??-1,这个区间的长度是251??-250??;整数部分为251的数,范围是251??到252??-1,长度是252??-251??,以此类推。因为五次方函数是递增且增速越来越快的,所以后面的区间长度会比前面的大很多。”
苏六坎计算了一下:“251??-250??=(251-250)(251?? 251??×250 251??×250?? 251×250?? 250??)=1×(251?? 251??×250 … 250??),这个数大约是5×250??=5×3906250000=19531250000,也就是接近200亿。而259??-258??大约是5×258??,258??比250??大不少,所以区间长度确实越来越大。”
苏七离感叹:“原来如此!也就是说,虽然250??到260??之间的数有260??-250?? 1个,但它们开五次方后的整数部分只有10种可能,而且每种可能对应的数的数量差异很大,后面的整数部分对应的数更多。”
苏八兑笑着说:“这其实也说明了幂函数的性质——高次幂会让数值迅速拉开差距,所以逆运算的时候,很小的增量在开方后几乎可以忽略不计。就像我们平时说的,大数的微小变化,在开高次方后影响很小。”