| 變數 | 意義 | 單位 | 典型值 |
|---|---|---|---|
| x | 被開方數,幾何上即正立方體體積 | 體積(m³)或無單位 | 任意實數 |
| ∛x | 實數立方根,幾何上即立方體邊長 | x 單位的立方根(m) | 與 x 同號 |
2000 公升的立方體水塔,邊長是幾公分?
2000 公升等於 2 立方公尺。先夾擠:1.23 = 1.728、 1.33 = 2.197,2 落在兩者之間,邊長就在 1.2 與 1.3 公尺之間。 精算得 ∛2 = 1.2599 公尺,即 125.99 公分。 單位跟著開立方:體積是立方公尺,開完根號剩下公尺。
反過來量到邊長再立方就回到體積——立方與立方根互為往返, 和平方與平方根的關係一致,只是指數從 2 換成 3。
水塔從 2 立方公尺換成 4 立方公尺,容量翻倍,邊長卻只從 1.2599 公尺變成 1.5874 公尺,只多 25.99%;反過來邊長翻倍,容量會變 8 倍。外殼用料也由邊長決定,六面合計 6 × ∛4 = 9.5244 平方公尺,容量翻倍時鋼板只增加約六成——這是大水塔單位造價較低的幾何原因。
沒有計算機怎麼開立方?夾擠法與牛頓迭代
夾擠法只要記得幾個立方值。2 落在 1.728 與 2.197 之間、偏向下界,按兩者的間距線性內插, 得 1.2580,與真值誤差不到 0.2%,現場放樣夠用。
要更準就用牛頓迭代,規則是「兩倍舊值,加上被開方數除以舊值平方,再除以 3」。 從 1.2 出發:2 ÷ 1.22 = 1.388889, 代入得 (2 × 1.2 + 1.388889) ÷ 3 = 1.262963,一輪就對到小數第 2 位。
把 1.262963 再代回同一式,得 1.2599,與真值在小數第 4 位上一致。 每迭代一次有效位數約翻倍,計算機內部跑的就是這套邏輯。
1 到 12 的立方根表與心算用法
| x | ∛x | x | ∛x | x | ∛x |
|---|---|---|---|---|---|
| 1 | 1 | 5 | 1.7100 | 9 | 2.0801 |
| 2 | 1.2599 | 6 | 1.8171 | 10 | 2.1544 |
| 3 | 1.4422 | 7 | 1.9129 | 11 | 2.2240 |
| 4 | 1.5874 | 8 | 2 | 12 | 2.2894 |
表裡只有 1 與 8 開得盡,其餘都是無理數。完全立方數比完全平方數稀疏得多: 1、8、27、64、125、216、343、512、729、1000,十個數就跨到四位數。 其中 ∛27 = 3、∛1000 = 10 建議直接背。
配合提取立方因數就能擴充。水塔那題改用公寸算,2000 公升就是 2000 立方公寸, ∛2000 拆成 ∛(1000 × 2) = 10 × ∛2,查表得 12.599 公寸, 換回公分正是 125.99,與前面吻合。
∛x 在其他公式裡做什麼?
最常見的是從體積回推尺寸。球體積反推半徑要開立方: 同樣裝 2 立方公尺,球形容器半徑 r = ∛(3 × 2 ÷ 4π) = 0.7816 公尺, 直徑超過立方體的 1.2599 公尺邊長——球省料,佔的方正空間卻更大。 長方體三邊不等時,立方根給的是「等效正立方體邊長」, 用來比較不同形狀容器的尺度量級。
財務上,三年期的年均成長率就是立方根。營收三年從 5000 萬做到 8000 萬, 年均成長率是 ∛(8000 ÷ 5000) − 1 = 16.96%,不是把 60% 除以 3。 若三年剛好翻倍,年均成長率是 ∛2 − 1 = 25.99%,和水塔邊長那個 25.99% 是同一個數: 兩者都在問「連乘三次變成兩倍的係數是多少」。 n 期的一般式見複利終值,三期只是 n = 3 的特例。
∛(a+b) 不等於 ∛a + ∛b。a = 8、b = 27 時,∛35 = 3.2711,
但 ∛8 + ∛27 = 2 + 3 = 5。根號可以拆乘除、不能拆加減,這點與平方根相同。
不同的是正負號:立方根吃得下負數,∛(-27) = -3,因為 (-3)3 = -27,
平方根則沒有實數解。實務上最常踩的是程式寫法——多數語言的 x ** (1 / 3)
對負數會回傳 NaN 或複數,要先取絕對值開方再補回符號,或直接呼叫內建的 cbrt。
動手算算看
下面是 ∑ Calc 立方根計算機,輸入體積或任意實數即得結果。