首先讲一下,我不是拦着各位使用√(-1),这只是一种记号,在这里只是探讨一下一些数的性质而已
我们首先需要探讨下根式的一个性质,下面将会讲一个关于小明的故事:
他的老师在黑板上写下这么一道题
一道很正常的题
他的同学小红很聪明,马上就得到了正确答案
一个很标准的解题步骤
可是反观小明他,好像有点诡异
他先是将题目看错,最后又看错结果,步骤如下
首先看错了题
然后去算
最后又把结果看错了
诶?居然对了!
但事实上,这其实并不是一个没有道理的意外
我们先设a^2=5,然后去计算(8+a)^2
步骤
又因为a^2=5,所以就有
我承认我很闲,要不也不会发这篇文章
这个时候就很明显了,无论a=√5还是a=-√5,其实没有什么区别
这就是小明为什么最后居然还能算对的原因
但是我们的脚步还不能停下,因为有个问题摆在我们面前:
如果说它们在计算的过程中性质一样,那我们是怎么区分他们俩的?
对于±√5,这个问题特别好解决,因为它们实数,可以比较大小
我们知道有这么一个数2.23,它的平方为4.9729
我们又知道有这么一个数2.24,它的平方为5.0176
所以我们得到了一个区间,2.23<√5<2.24
这个区间可以一直小下去,所以我们知道√5是一个实数,只是不好表达
它大约等于
一个近似值
以此类推,-√5也可以这样子表示出来,毕竟它也是个实数
另一个近似值
我们发现,我们可以推出±√5的近似值,所以我们起码可以将他们俩用近似值区分
这个时候我们终于可以面对我们的问题了:
√(-1)这个记号为什么不合理?
我们刚刚的证明过程对所有开根号的数都是可以通用的,所以我们可以知道,±√(-1)在运算过程中性质一样
问题来了,我们该如何区分±√(-1)呢?
刚刚的办法用不了了,因为我们知道,对于任意实数,它的平方肯定是个非负数
我们找不到这么一些实数,它们与±√(-1)的差别可以一直小下去,所以我们找不到刚刚的那个所谓的区间了,我们就找不到实数近似值了
一个《近似值》
换言之,对于±√(-1),不进行新的定义,我们无法进行区分
我们只知道它们互相对立,但因为性质上的特殊,我们无法对它进行简单的区分
刚刚±√5在运算上,哪怕可以将二者同时交换再运算结果没多大变化,但至少近似值发生了变化
对,它们起码在实数上的近似值有点区别
但是在±√(-1)面前,你没法计算出近似值,这个时候将二者同时交换,就真的就没有任何区别了
此时根号外面的±失去了在实数里的意义
所以定义i=√(-1)是不太准确的,因为你完全可以定义i=-√(-1),并且你会发现在运算中这样的更改不会带来任何区别
所以一般是这样定义i,i^2=-1
这个时候也默认了(-i)^2=-1
所以如果使用i,我们学数学的路上就会少一些像作者一样的杠精
这就是为什么我认为√(-1)这个记号不太好的原因
这个时候大家应该就可以理解为什么笛卡尔要将虚数特意的设定为i了,为的就是防止出现杠精
当然这个时候你们肯定更会理解为什么笛卡尔要将虚数设定为字母i
imaginary=>虚构的
imaginary number=>虚数