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一个在数学史上影响深远的问题:所有实数都是代数方程的根吗?

文德郭皇后  ·  2022年1月28日 admin和喷子少来烦我

代数方程,即

a0*x^n+a1*x^(n-1)+a2*x^(n-2)+……+an=0

形式的方程。当然,方程所有项的系数都是整数。写成向量形式就是:

假设A=(a0,a1,a2,...,an) B=(x^n,x^(n-1),...,x,1)

则Atr(B)=0

上述方程的解被称为:代数数。与代数数相对的一类数则被称为:超越数。

显然,有理数都是代数数。对于任意一个有理数p/q而言,他都是一下方程的根:

qx-p=0

而常见的无理数基本上都是代数数。如√2、√3等,都是

ax^2-b=0

形式的代数方程的根。

因此,长期以来,超越数是被认为(至少在实数范围内)不存在的。

1844年,第一个超越数被Liounvile发现。他证明出,以下形式的数字是超越数(证明过程恕不搬运)

a1/10+a2/(10^2!)+a3/(10^3!)+a4/(10^4!)+a5/(10^5!)+...

a0,a1...∈{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

1873年,Hermile证明出e是超越数。1882年,π也被证明出是超越数。

但相比于逐个搜寻超越数,一个更有意义的发现是代数数集合可数性的证明。

对代数方程Atr(B)=0,可以证明一个n阶代数方程在复数范围内必有n个根。

设一个代数方程的高为:

N=n+|a0|+|a1|+|a2|+...+|an|

显然,对任何一个确定的N,代数方程的系数组合都是有限的。那么显然,这个方程的可能的解也是有限的。

而N个有限集的并集是一个可数集(即使N→∞)。

所以,所有代数数的集合也是一个可数集。但是实数集是一个不可数集合。所以就有了以下结论:

代数数的数量远小于超越数

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  1. 文德郭皇后   admin和喷子少来烦我

    所以绝大多数实数不是代数方程的根

  2. 邹韬奋 外逃贪官CA
    邹韬奋   虽然韬光养晦,亦当奋起而争(拜登永不为奴:h.2047.one)
  3. Prometheus   兄弟连,101空中突击师

    如果你对自己数学有信心,可以考虑两条路,在科学理论领域:物理学,计算机科学,AI,这些领域只需要顶尖的极少数人,在欧美都是抢手的人才,就像牛顿、爱德华·威滕那一类伟大的人物,500年后没有人会记得政治局的书记是谁,但会记得你。

    纯数学不要太痴心期望过高,其实最顶尖的纯数学家也常偷偷借鉴其他学科的知识。墙国的理工教育体系移植自苏联教材的士大夫翻译版缩水版,同时也继承了莫斯科学派重视数学的传统,但是士大夫的基础内功不牢,而且孔乙己的那种毛病不少。数学与现实观测的互动闭环反馈证伪,虚实两者模型相互借鉴共同进化才是科学的真谛和优雅。俄国也只学会了一半不到,大部分是重工业或具体的武器开发的工程化,科学领域的几次革命跟他没什么关系。

    另一条路是应用领域,工程、技术开发,大部分搞理论的人硕士毕业就转应用了,因为毕竟牛顿也就几百年才出一个,马斯克在学校正是认识到这一点,先去的硅谷摸爬滚打,后又去航天、汽车创业。不管你在哪里,不能申请到项目经费,就无法实现自己的报负。纯数学很难申请大量经费。毕竟数学家也要结婚、养家。

  4. 文德郭皇后   admin和喷子少来烦我

    墙国的理工教育体系移植自苏联教材的士大夫翻译版缩水版,同时也继承了莫斯科学派重视数学的传统,但是士大夫的基础内功不牢,而且孔乙己的那种毛病不少。

    I'm not proud of you when you comment my professor in this way

  5. Prometheus   兄弟连,101空中突击师

    @文德郭皇后 #178231 我在描述的是整体的大环境,不针对任何个人。我说的也是个人的认知,不一定对,你批判地看。

    更确切的说,是钱学森对温家宝的提问,钱学森之问。问题的答案是多方面,开放的。

  6. 邹韬奋 外逃贪官CA
    邹韬奋   虽然韬光养晦,亦当奋起而争(拜登永不为奴:h.2047.one)
  7. 奭麦郎 岿然宽衣
    奭麦郎   满辗鲜衣八岿合艰萨逆疯金颐提酵甚瞻冰坡秩歼殊淆冯

    超越数是本科时候上的某一节高数课学到的知识,颠覆了我之前的认知