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Q(√2) 是怎样产生的?

已有 4087 次阅读 2020-7-11 17:14 |个人分类:科学随笔|系统分类:科研笔记

[注:下文是群邮件的内容,标题是抬头。]

Q(√2) 是怎样产生的?

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刚想到一个主意:用 “方法” 套一下。两物并立曰“方”,去除不直曰“法”。有理数和无理数是没有交集的两组对象。不妨取有理数 q 和无理数 s,它们形成两物并立之势,此为 “方”。要继续往前走,就得有个“法” —— 把它们加起来:q + s。这有点像在两个点之间 “连线”,简单直接的相互作用。或曰:“法现于方”。

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这样做确实有道理。对于多项式方程而言,系数限定在有理数集,根却可以在外部。这意味着出现了新元素(相对而言)。将现有的两种元素拎出来,方而法之是很自然的事情。(此处“方法”是动词,就像“分析”那样)。所谓哲学,大概是指若干固定的 “动作” 或 “规程”。

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有理数的特点是关于四则运算封闭。或许伽罗瓦出于某种原因,需要或希望:q + s 也具备这种封闭性(待验算)。假定在他的上下文中,s 是固定的,q 是自由的。则:

(q1 + s) + (q2 + s) = (q1 + q2) + 2s

(q1 + s) -  (q2 + s) = (q1 + q2)

(q1 + s) (q2 + s) = q1q2 + s^2 + (q1 + q2)s 

(q1 + s)/(q2 + s) = (q1 + s)(q2 - s)/(q2^2 - s^2)

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可以看到,四种运算结果(一般)都跑出了 q + s 的形式。前两个式子完全不符合 q + s 的形式。第三个式子,当 q1 = q2 = 1/2 且 s 是(非超越的)平方根时,符合 q + s 形式。

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从形式上看,第三个算式的右端更具一般性:q + s ~> q + ps。从事后观点看,q + s 通过乘法达到了 “凸” 的形式:q + ps。此形式对其它三种运算也是 “凸” 的。此处 s 不能是任意的无理数(s^2 必须为有理数)。注:所谓 “凸” 是指关于(一组) “相互作用” 不改变其形式(即“封闭性”)。

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按如上推演,取 s = √2 就得到了 Q(√2)。整个推演可概括为方 ~> 法 ~> 凸。这个过程有点像 “滑溜梯”。(“数感” 可能是指一些倾向,比如追求凸性)。这期间想到:多项式方程的根可能是凸性的!这似乎意味着多项式方程本身也是“凸”的!!

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考察一下一元二次方程的求根公式(之一):x = -b/(2a) + √(b^ - 4ac) /(2a)。令 p = 1/(2a),b = -q/p,则 x = q + p√g,其中 g = q^2/p^2 - 2c/p。单从形式上看,根已经具有了“凸”性。这里想到一个问题:对于全部可能的有理系数(a不为零),根集本身是否构成一个域?如果不是,包含根集的最小域是怎样的?




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