TOP榜写作榜手机小说

最近更新新书入库全部小说

开心书吧 >> 数学心 >> 第143章 克莱姆悖论-与线性代数的产生

第143章 克莱姆悖论-与线性代数的产生

虽说数学悖论大多是一些让人越想越糊涂的逻辑思维游戏,但也有不少悖论来自于实实在在的数学问题。在缺乏现代数学工具的年代,这些反直觉的结论和看似不可调和的矛盾让数学家们百思不得其解,那些最难解决的悖论甚至为数学新分支的开创带来了足够的动机。不太为人熟知的 Cramer 悖论就是一个漂亮的例子。

在描述 Cramer 悖论之前,让我们先来考虑一个简单的情况。

两条直线交于一点。

反过来,过一点可以做两条不同的直线。

事实上,过一点可以做无数条直线。

确定一条直线需要两个点才够。

一切都很正常。

现在,考虑平面上的两条三次曲线。

由于将两个二元三次方程联立求解,最多可以得到 9 组不同的解,因此两条三次曲线最多有 9 个交点。另外,三次曲线的一般形式为

x^3 + a·x^2·y + b·x·y^2 + c·y^3 + d·x^2 + e·x·y + f·y^2 + g·x + h·y + i = 0

这里面一共有 9 个未知系数。

代入曲线上的 9 组不同的(x, y),我们就能得出 9 个方程,解出这 9 个未知系数,恢复出这个三次曲线的原貌。

也就是说,平面上的 9 个点唯一地确定了一个三次曲线。

这次貌似就出问题了:“两条三次曲线交于 9 个点”和 “ 9 个点唯一地确定一条三次曲线”怎么可能同时成立呢?

既然这 9 个点是两条三次曲线所共有的,那它们究竟会“唯一地”确定出哪条曲线呢?

在没有线性代数的年代,这是一个令人匪夷所思的问题。

Cramer 和 Euler 是同一时代的两位大数学家。

他们曾就代数曲线问题有过不少信件交流。

上面这个问题就是 1744 年 9 月 30 日 Cramer 在给 Euler 的信中提出来的。

在信中, Cramer 摆出了两个稍作思考便能看出显然成立的事实:一条三次曲线能用 9 个点唯一地确定下来,两条三次曲线可能产生出 9 个交点。

Cramer 向 Euler 提出了自己的疑问:这两个结论怎么可能同时成立呢?

Euler 心中的疑问不比 Cramer 的少。

接下来的几年里,他都在寻找这个矛盾产生的源头。

1748 年, Euler 发表了一篇题为 Sur une contradiction apparente dans la doctrine des lignes courbes (关于曲线规律中的一个明显的矛盾)的文章,尝试着解决这一难题。

正如大家所想,矛盾的源头就是, 9 个点不见得能唯一地确定出三次曲线的方程,因为不是每个点的位置都能给我们带来足够的信息。

Euler 试图向人们解释这样一件事情:曲线上的 9 个点虽然给出了 9 个不同的方程,但有时它们并不能唯一地解出那 9 个未知数,因为有些方程是废的。

在没有线性代数的年代,解释这件事情并不容易。

Euler 举了一个最简单的例子:方程组

3x − 2y = 5

4y = 6x − 10

表面上存在唯一解,但事实上两个方程的本质相同——第一个方程乘以 2 再移项后就直接变成第二个方程了。

换句话说,后一个方程并没有给我们带来新的信息,有它没它都一样。

当然,这只是一个最为简单的例子。

在当时,真正让人大开眼界的则是 Euler 文中给出的三元一次方程组:

2x − 3y + 5z = 8

3x − 5y + 7z = 9

x − y + 3z = 7

这个方程组也没有唯一解,原因就很隐蔽了:后两个方程之和其实是第一个方程的两倍,换句话说第一个方程本来就能由另外两个方程推出来。

因此,整个方程组本质上只有两个不同的方程,它们不足以确定出三个未知数来。

Euler 还给出了一个四元一次方程组的例子,向人们展示了更加复杂的情况。

类似地, 9 个九元一次方程当然也会因为出现重复信息而不存在唯一解,不过具体情况几乎无法预料:很可能方程(1)就是方程(2)和方程(5)的差的多少多少倍,也有可能方程(7)和(9)的差恰是前三个方程的和。

究竟什么叫做一个方程“提供了新的信息”,用什么来衡量一个方程组里的信息量,怎样的方程组才会有唯一解?

Euler 承认,“要想给出一个一般情况下的公式是很困难的”。

此时大家或许能体会到, Euler 提出的这些遗留问题太具启发性了,当时的数学研究者们看到之后必然是浑身血液沸腾。

包括 Cramer 在内的数学家们沿着 Euler 的思路继续想下去,一个强大的数学新工具——线性代数——逐渐开始成型。

没错,这个 Cramer 正是后来提出线性代数一大基本定理—— Cramer 法则——的那个人。

喜欢数学心请大家收藏:(www.yuetxt.com)数学心开心书吧更新速度全网最快。

数学心最新章节 - 数学心全文阅读 - 数学心txt下载 - 蔡泽禹的全部小说 - 数学心 开心书吧

猜你喜欢: 神藏半岛之侠最佳女婿重拾2006智能霸权全能农民混都市创业从养老开始雨雾江南重生之我是二哈重生之跨界偶像桃花圣手回到80之科技帝国道观养成系统天才纨绔空间渔夫你这项目,我觉得不行从看门大爷到影帝从交易系统开始VR世界之超级心脏奶爸兵王假婿真做成名从天后演唱会开始重返1995我真的是好男人灵气复苏:让你代管没让你灌顶啊老婆拉我进娱乐圈
完本推荐: 神藏全文阅读四岁小奶团:探案娘亲拽翻了全文阅读从绣春刀开始崛起全文阅读农门小寡妇:重生辣妻有空间全文阅读穿越后在星际养灵植全文阅读开局三千道经,我成了圣人全文阅读我,无限转生,万千仙帝迎降世!全文阅读我在全球游戏植树种田全文阅读错了错了全文阅读跟总裁假结婚的日子全文阅读全球游戏:旧日棋手全文阅读修仙三百年突然发现是武侠全文阅读诸天:从穿越白海禅开始全文阅读全球降临:这个领主超会苟全文阅读重生女修仙途无量全文阅读婚路情深全文阅读琉璃美人命全文阅读一品天下全文阅读霍爷捡了个真郡主全文阅读哈利波特:我考哭了百万巫师全文阅读
最近更新: 洪荒大司命全球黑科技在海贼世界里做武装承包商三国:天纵英才麒麟儿诸天凶剑,剑起遮天完美人生从恋综开始遮天:开局降生在紫薇星域死神之蓝染阿瓦隆无神理想乡重生2010,我也不想当男神啊崩坏舰长,要抽卡吗?横推诡道世界冷宫弃后:卷王娘娘她不讲武德穿越:带着团子做伟光正女配闯关东,我成了朱传文开局和天后离婚她反悔了异能妻的幸福生活神医王妃:退婚后王爷整天求娶修道亦有道都重生了谁谈恋爱啊轮回乐园里的武仙斗罗:重生蓝银草,无限吞噬进化穿越时空的孝道重生,我真的很传统直播开局一条蛇,进化全靠吞我真不只是一把剑我在归墟废土创造神明战双:虚妄曙光人在洪荒:开局收尸混沌神魔诸天:从成为圣域开始崛起

数学心最新章节手机版 - 数学心全文阅读手机版 - 数学心txt下载手机版 - 蔡泽禹的全部小说 - 数学心 开心书吧移动版 - 开心书吧手机站