Existe uma aproximação rápida de raiz quadrada através de uma equação linear:
L(x) = f(a) + f'(a)*(x-a)
Para um dado valor a
em que a função tenha um valor conhecido e f'(_)
sendo a derivada da função. Por coincidência, a derivada da raiz quadrada é a metade do inverso da raiz quadrada.
O valor da raiz quadrada é plenamente conhecida em quadrados perfeitos, logo, vamos tratar a
como sendo um quadrado perfeito, e f(a)
sua raiz inteira.
Logo, a fórmula da aproximação pode ser transformada assim:
(x-a)
sqrt_approx(x) = sqrt_int(a) + -------------
2*sqrt_int(a)
Para a aproximação dar certo, preciso escolher um a
próximo o suficiente de x
.
Assim, nosso algoritmo agora se resume a:
- achar
a
quadrado perfeito (e sua raiz inteira sqrt_int(a)
) o mais próximo de x
- aplicar a fórmula
A grosso modo, seria isso:
function sqrt_approx(x) {
let sqrt_a = raiz_do_quadrado_mais_proximo(x);
let a = sqrt_a * sqrt_a;
// se x for um quadrado perfeito, x-a resultará em zero e a resposta será sqrt_a
return sqrt_a + (x-a)/(2*sqrt_a);
}
Ótimo, agora só falta definir quem é o quadrado mais próximo de x
. Como estamos lidando com números reais, não faz sentido investigar raízes de números negativos, logo vou reduzir o conjunto de busca apenas para os positivos. A ideia é bem simples: itero de 0 a infinito, verificando a distância do quadrado da variável de iteração para o x
. No momento em que houver uma inflexão (ie, a distância deixar de ser negativa e passar a ser positiva), retorno ou o elemento atual da iteração ou o elemento anterior, de acordo com o quadrado mais próximo de x
:
function raiz_do_quadrado_mais_proximo(x) {
let i = 0;
while (true) {
let ii = i * i;
if (ii - x > 0) {
let dist_ii = x - ii;
let dist_ant = x - (i-1)*(i-1);
if (dist_ii < 0) {
dist_ii *= -1;
}
if (dist_ant < 0) {
dist_ant *= -1;
}
return dist_ant < dist_ii? i-1: i;
}
}
}
O código acima pode ser otimizado trivialmente para:
function raiz_do_quadrado_mais_proximo(x) {
let i = 0;
while (i*i < x) { // itera até a inflexão
i++;
}
let dist_ii = i*i - x; // i*i >= x garantido, depois da inflexão, daí dist_ii está sendo calculado já positivo
let dist_ant = x - (i-1)*(i-1); // antes da inflexão, x será maior que o quadrado, daí dist_ant está sendo calculado já positivo
return dist_ant < dist_ii? i-1: i;
}
Juntando tudo, temos:
function faz_leitura(form) {
let x = Number(document.getElementById("quad").value);
let raiz_apprx = sqrt_approx(x);
let err = x - (raiz_apprx * raiz_apprx);
if (err < 0) {
err = -err;
}
document.write("<div>Raiz quadrada aproimada de " + x + " é " + raiz_apprx + ", com erro de " + err + "</div>");
}
function raiz_do_quadrado_mais_proximo(x) {
let i = 0;
while (i*i < x) {
i++;
}
let dist_ii = i*i - x;
let dist_ant = x - (i-1)*(i-1);
return dist_ant < dist_ii? i-1: i;
}
function sqrt_approx(x) {
let sqrt_a = raiz_do_quadrado_mais_proximo(x);
let a = sqrt_a * sqrt_a;
// se x for um quadrado perfeito, x-a resultará em zero e a resposta será sqrt_a
return sqrt_a + (x-a)/(2*sqrt_a);
}
<form onsubmit="faz_leitura(this); return false;">
<div>
<input required type="text" id="quad"/>
<label>valor a ser calculada a raiz</label>
</div>
<button type="submit">SQRT</button>
</form>
var resultado
fora dofor
e sóresultado = ...
dentro.do{...}while(...);
ou umwhile(...){...}
?