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本帖最后由 春风晚霞 于 2023-1-19 18:10 编辑
金瑞生先生:
因参加原学校中文系老迂夫子搞的《银龄诗友会》,迟于回复,望见谅。
读了您的《金瑞生给春风晚霞先生的道歉信和感谢信》,春风晚霞倒有几分自惭。学术上不同观点的辩驳这是常事,对先生信中的第一、第二、第三、第四等几个问题,春风晚霞用发表在任在深先生《新年新气象》主题下的拙词为复,望恕不恭。词曰:
采桑子.数坛新年新气象
春风晚霞
新年网络交新友。凑个人场,捧个人场。癸卯争锋喜气洋。
雕龙绣虎皆佳意。驳也芬芳,辩也芬芳。数网寒梅分外香。
现就先生的第五个问题中的【假如f(z)的次数为n,若\(z_1\),\(z_2\),......,\(z_n\)是方程f(z)=0的所有复根,则记{\(z_1\),\(z_2\),......,\(z_n\)}=\(\sqrt {f()}\)(注: 这是总根号的简写)
下面虚心请教先生:有关并和交的问题。
设f(z)=\(f_1(z)f_2(z)\),则\(\sqrt {f()}\)=\(\sqrt {f_1()}\)\(\bigcup\)\(\sqrt {f_2()}\).其中f(z),\(f_1(z)\),\(f_2(z)\)的次数依次为n,\(n_1\),\(n_2\).
2.设\(d(z)\)是\(f_1(z)\),\(f_2(z)\)的一个最大公因式,则\(\sqrt {d()}\)=\(\sqrt {f_1()}\)\(\bigcap\)\(\sqrt {f_2()}\)
请问:在保留总根号原有意义的前提下,如何运用Cantor集合论?】谈一点我的认识:
(一)、建议先生把总根号\(\sqrt {f()}\)写成\(\sqrt[n] {f()}\)(其中n为首1多项式的次数),由n的任意性,\(\sqrt[n] {f()}\)比\(\sqrt {f()}\)更能体现总根号的意图。同时也能避免造成\(\sqrt {f()}\)是表示f(z)是n次首1多项式,还是2次首1多项式的歧义,为什么要强调首1(也就是多项的最高次项的系数是1)多项式,这是因为多项式理论中把\(a_1x^n+a_2x^{n-1}+…+a_{n-1}x+b\)(a≠0)写成\(a_1\)(\(x^n\)+\(\frac{a_2}{a_1}x^{n-1}\)+…+\(\frac{a_{n-1}}{a_1}x\)+\(\frac{b}{a_1}\))也是多项式\(a_1x^n+a_2x^{n-1}+…+a_{n-1}x+b\)(a≠0)的因式分解(多项式理论中称这种分解叫平凡分解),这样将与在复数域内任一多项式都可以唯一分解成多个一次因式的乘积(复数域中分解质因式定理)中的“唯一”矛盾。
(二)、复数域中表示方程\(z^n\)=a的n个复根都用\(\sqrt[n] {f()}\)表示(注意:实数域中\(\sqrt[n] {f()}\)只表示n次算术根,当a>0,\(\sqrt[n] {f()}\)它只表示a的n个根中大于0的那个根,当a<0时\(\sqrt[n] {f()}\)无意义).所以,在复数域中相对于方程\(z^n\)=a(或\(z^n\)-a=0)来说,无论a>0,还是a<0,都有\(\sqrt[n] {a}\)=\(\sqrt[n] {| a |}(cos\frac{2kπ+θ_0}{n}+isin\frac{2kπ+θ_0}{n})\)\(\quad\)(其中k=0,1,2,…,n-1,\(θ_0\)是使a=| a |(cosθ+isinθ)成立的所有幅角中最小的那个幅角,如a=1时,虽然1=cos0+isin0=cos2kπ+isin2kπ,k∈N,但\(θ_0\)=0而\(θ_0\)≠2kπ,k∈N
所以\(\sqrt[n] {f()}\)与\(\sqrt{f()}\)的具有相同的数学意义。
(三)、现在我们讨论\(d(z)\)、\(f_1(z)\),\(f_2(z)\)无重根的条件:
\(d(z)\)、\(f_1(z)\),\(f_2(z)\)无重根的充要条件是,存在有理数\(α_i,β_i,γ_i\)∈Q,\(k_i,j_i,l_i∈N使得:d(z)=(z^{k_1}-α_1)(z^{k_2}-α_2)…(z^{k_r}-α_r)^{k_r}\);(\(\small\displaystyle\sum_{k_i=1}^r k_i\)=p)
\(f_1(z)=d(z)h_1(z)\)=\((z^{k_1}-α_1)(z^{k_2}-α_2)…(z^{k_r}-α_r)\)\((z^{j_1}-β_1)(z^{j_2}-β_2)…(z^{j_s}-β_s)\);(\(\small\displaystyle\sum_{j_i=1}^s j_i\)=m-p)
\(f_2(z)\)=\(d(z)h_2(z)\)=\((z^{k_1}-α_1)(z^{k-_2}-α_2)…(z^{k_r}-α_r)\)\((z^{l_1}-γ_1)(z^{l_2}-γ_2)…(z^{l_t}-γ_t)\);(\(\small\displaystyle\sum_{l_i=1}^t l_i\)=n-p).
由于d(z)=0;\(f_1(z)\)=0;\(f_2(z)\)=0时,\((z^{k_1}-α_1)(z^{k_2}-α_2)…(z^{k_r}-α_r)\)=0;\((z^{j_1}-β_1)(z^{j_2}-β_2)…(z^{j_s}-β_s)\)=0;\((z^{k_1}-α_1)(z^{k_2}-α_2)…(z^{k_r}-α_r)\)\((z^{l_1}-γ_1)(z^{l_2}-γ_2)…(z^{l_t}-γ_t)\)=0;所以\(\sqrt[k_i]{α_i}\)是d(z)=0的根;\(\sqrt[k_i]{α_i}\)和\(\sqrt[j_i]{β_i}\)是\(f_1(z)\)=0的根;\(\sqrt[k_i]{α_i}\)和\(\sqrt[l_i]{γ_i}\)是\(\sqrt{f_2()}\)=0的根.注意:复数域上根的概是一个集合概念,由棣模弗公式
\(\sqrt[n] {α}\)=\(\sqrt[n] {| α |}(cos\frac{2kπ+θ_0}{n}+isin\frac{2kπ+θ_0}{n})\)\(\quad\)(其中n=0,1,2,…,n-1)得
\(\sqrt[k_i]{α_i}\)=\(\sqrt[k_i] {| α_i |}(cos\frac{2kπ+θ_0}{k_i}+isin\frac{2kπ+θ_0}{k_i})\)\(\quad\)(其中\(k_i\)=0,1,2,…,r-1)
\(\sqrt[j_i]{β_i}\)=\(\sqrt[j_i] {| β_i |}(cos\frac{2kπ+θ_0}{j_i}+isin\frac{2kπ+θ_0}{k_i})\)\(\quad\)(其中\(j_i\)=0,1,2,…,s-1)
\(\sqrt[l_i]{α_i}\)=\(\sqrt[l_i] {| γ_i |}(cos\frac{2kπ+θ_0}{l_i}+isin\frac{2kπ+θ_0}{l_i})\)\(\quad\)(其中\(l_i\)=0,1,2,…,t-1)
所以,\(\sqrt{f_1()}\)=\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^s\)\(\sqrt[j_i]{β_i}\);\(\sqrt{f_2()}\)=\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^t\)\(\sqrt[l_i]{γ_i}\)
\(\sqrt {f_1()}\)\(\bigcup\)\(\sqrt {f_2()}\)=\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^s\)\(\sqrt[j_i]{β_i}\)\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^t\)\(\sqrt[l_i]{γ_i}\);\(\sqrt {f_1()}\)\(\bigcap\)\(\sqrt {f_2()}\)=\(\displaystyle\bigcup_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)
对此类特殊方程易证没有重根,这是因为\(\displaystyle\bigcap_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)=\(\varPhi\);\(\displaystyle\bigcap_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)\(\displaystyle\bigcap_{i=1}^s\)\(\sqrt[k_i]{β_i}\)=\(\varPhi\);\(\displaystyle\bigcap_{i=1}^r\)\(\sqrt[k_i]{α_i}\)\(\displaystyle\bigcap_{i=1}^t\)\(\sqrt[l_i]{γ_i}\)=\(\varPhi\);所以\(\sqrt {f_1()}\)和\(\sqrt {f_2()}\)均无重根。
(四)、我们根据复数域内分解质因式定理,n次复数方程必有n个复根.这个“必有”是不是和伽罗瓦“五次及五次以上的代数方程不存在根式解”相矛盾呢?其实伽罗瓦理论中的根式解是指把五次及五次以上的代数方程的解用五次及五次以上的代数方程的系数表示出来,复数域内分解质因式定理只讲了根α的存在,但并没有说α能用相应变多项式的各项系数表示出。所以,在确定研究方向时一定不要重点旁落,劳而无功。 |
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