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神奇数学论文:虚数数学家神奇创造的数

【摘要】:许多人觉得自然数是“实”的,那么负数是否也如此呢?16世纪,意大利数学家们发展出许多技巧来解决一些先前很棘手的代数问题。意大利代数学家们发现,有时他们可以借助对i的使用来避免负数平方根阻碍工作的进展,而最后的解并不会涉及这个i,并且能被独立地检验。参考阅读//No. 14 自然数,第32页No. 23 多项式,第50页No. 25 无理数,第54页No. 26 实数,第56页No. 33 复数,第70页右图:y=x3-x的图像。

卡尔·弗里德里希·高斯(1777—1855)

上图:直到莱昂哈德·欧拉和卡尔·弗里德里希·高斯的成果出台,对虚数的使用才被人们广泛接受。

1.多维度看全

哪些数是“实数”?这其实是一个很深远的问题。许多人觉得自然数是“实”的,那么负数是否也如此呢?无理数呢?上述的每一类数,都是在我们认为某个特定问题存在一个解,而目前使用的数字系统并没有包含这样一个解的情况下应运而生的。

16世纪,意大利数学家们发展出许多技巧来解决一些先前很棘手的代数问题。举例来讲,他们知道他们可以定义一个数——,来解方程x2=2。对于方程x2=-2呢?看起来,似乎应是方程的解,但是这个数并不存在。

原因在于,要得到原来的数,平方根必须乘以自身,所以我们应有×=-2。按理应属于正数或负数之一,并且无论是哪种情况,它乘以自身都应该得出一个正数,而不是一个负数。所以这时,原先的数字系统已经无法满足我们的需要,我们亟待引入一个新的概念。

2.关键点梳理

这个新概念就是,定义一个特殊的符号i=(-1),(-2)就可以被改写成,这样我们可以从平方根的代数运算法则得出×=——一个所谓的虚数。但这些仅仅是没什么意义的符号变换吗?

意大利代数学家们发现,有时他们可以借助对i的使用来避免负数平方根阻碍工作的进展,而最后的解并不会涉及这个i,并且能被独立地检验。尼科洛·塔尔塔利亚(16世纪)就是用这个方法发现方程x3-x=0的根是1、0和-1。

参考阅读//(www.chuimin.cn)

No. 14 自然数,第32页

No. 23 多项式,第50页

No. 25 无理数,第54页

No. 26 实数,第56页

No. 33 复数,第70页

右图:y=x3-x的图像。虚数被用于找寻该图像与x轴的交点。

3.一分钟记忆

负数的平方根看起来并无意义,因为任何一个普通的数乘以自身都会得到一个正数。

将i定义为,帮助文艺复兴时期的数学家们突破了他们在代数领域遇到的阻碍。