楼层多余(sqrt(floor(x)))?

问题描述 投票:13回答:9

我有floor(sqrt(floor(x)))。这是真的:

  1. 内部floor是多余的。
  2. 外部floor是多余的。
math floor
9个回答
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显然,外层不是多余的,因为例如,sqrt(2)不是整数,因此floor(sqrt(2))≠sqrt(2)

也很容易看到sqrt(floor(x))≠sqrt(x)为非整数x。由于sqrt是单调函数。

我们需要找出所有有理数(或实数)的floor(sqrt(floor(x)))==floor(sqrt(x))

让我们证明,如果sqrt(n)<m然后sqrt(n+1)<m+1,为整数m,n。很容易看出来

n<m^2 ⇒ n+1 < m^2+1 < m^2+2m+1 = (m+1)^2

因此,由于sqrt是单调的,我们有这个

sqrt(n) < m -> sqrt(n+1) < m+1 -> sqrt(n+eps)<m+1 for 0<=eps<1

因此floor(sqrt(n))=floor(sqrt(n+eps))适用于所有0<eps<1和整数n。假设另外floor(sqrt(n))=mfloor(sqrt(n+eps))=m+1,你有一个案例,sqrt(n)<m+1然而sqrt(n+eps)>=m+1

因此,假设需要外部floor,内部floor是多余的。

换句话说,总是如此

floor(sqrt(n)) == floor(sqrt(floor(n)))

内部ceil怎么样?

很容易看到floor(sqrt(n)) ≠ floor(sqrt(ceil(n)))。例如

floor(sqrt(0.001))=0, while floor(sqrt(1))=1

但是你可以用类似的方式证明

ceil(sqrt(n)) == ceil(sqrt(ceil(n)))

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内在的是多余的,外面的当然不是。

外部不是冗余的,因为如果x是平方数,则数字x的平方根仅产生整数。

内部是冗余的,因为区间[x,x + 1 [(其中x是整数)中任何数字的平方根总是位于区间[floor(sqrt(x)),ceil(sqrt(x))内)[因此,如果您只对结果的整数部分感兴趣,则在取平方根之前不需要对数字进行置位。


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直觉上我认为内在的是多余的,但我无法证明。

除非你能提供证明我错误的x值,否则你不能投票给我。 8-)

编辑:请参阅v3对此答案的评论以获得证明 - 谢谢,v3!


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内层是多余的


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内层是多余的。矛盾的证明:

假设内层不是多余的。那意味着:

floor(sqrt(x)) != floor(sqrt(x+d))

对于某些x和d,其中floor(x)= floor(x + d)。然后我们要考虑三个数字:a = sqrt(x),b = floor(sqrt(x + d)),c = sqrt(x + d)。 b是整数,a <b <c。这意味着a ^ 2 <b ^ 2 <c ^ 2,或x <b ^ 2 <x + d。但如果b是整数,则b ^ 2是整数。因此floor(x)<b ^ 2,并且b ^ 2 <= floor(x + d),然后floor(x)<floor(x + d)。但我们首先假设floor(x)= floor(x + d)。我们已经达成了矛盾,所以我们的假设是错误的,内层是多余的。


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如果x是整数,则内层是冗余的。

如果x不是整数,则两者都不是冗余的。


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外层不是多余的。反例:x = 2。

楼层(sqrt(楼层(2)))=楼层(sqrt(2))=楼层(1.41 ...)

没有外层,结果将是1.41 ......


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如果内层不是多余的,那么我们会期望楼层(sqrt(n))!= floor(sqrt(m)),其中m = floor(n)

注意n - 1 <m <= n。 m总是小于或等于n

floor(sqrt(n))!= floor(sqrt(m))要求sqrt(n)和sqrt(m)的值相差至少1.0

但是,没有值sq,其中sqrt(n)与sqrt(n + 1)相差至少1.0,因为对于0和1之间的所有值,该值的sqrt根据定义<1。

因此,对于所有值n,楼层(sqrt(n))== floor(sqrt(n + 1))。这与最初的假设相矛盾。

因此内层是多余的。


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如果n^2 <= x < (n+1)^2在哪里n是一个整数,那么

  1. n <= sqrt(x) < n+1,所以floor(sqrt(x)) = n;
  2. n^2 <= floor(x) < (n+1)^2,所以n <= sqrt(floor(x)) < n+1,所以floor(sqrt(floor(x))) = n

因此,暗示内层的floor(sqrt(floor(x))) = floor(sqrt(x))是多余的。

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