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第10章 丑陋卻萬能的二次方程求根公式(4)

x的奇幻之旅 作者:(美)史蒂夫·斯托加茨


通過這幾步簡單的處理,原來互相沖突的x2和10x,如今卻攜起了手,變成了一個簡潔且容易處理的(x+5)2。這種“配方法”使得求根問題變得十分簡單。

別忘了,在剛才的處理過程中,我們在方程式x2+10x=39的左邊加上了25(即補足的小正方形的面積),為了讓方程式仍然成立,顯然在方程式的右邊也應(yīng)該加上25。因為39+25=64,處理過后的方程式就變成:


這真是太簡單了,只要方程式兩邊同時開平方,我們就得到了x+5=8,隨后可以輕松地解出x=3。

很顯然,x=3正是方程x2+10x=39的解。3的平方是9,10×3=30,9+30正好等于39。簡單的代入驗算明確無誤地告訴我們,我們的解是完全正確的。

x=3是花剌子模給出的這個方程式的解。細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn),如果花剌子模參加現(xiàn)代的代數(shù)考試,那么這道題他只能得到一半的分?jǐn)?shù)。花剌子模漏掉了方程的另一個解,也就是x=–13。我們可以把x=–13代入上述方程式,–13的平方數(shù)為169,–13的10倍為–130,169加上–130正好是39,顯然–13也是這個方程式的解。在花剌子模的算法里,這個負(fù)數(shù)解被忽略了,從幾何意義上來說,邊長為–13的正方形并不存在,這可以說是古代代數(shù)的局限性。如今,代數(shù)已經(jīng)不再那么依賴于幾何,所以二次方程式的正數(shù)解和負(fù)數(shù)解都得到了認(rèn)可。

在花剌子模之后的幾個世紀(jì)中,數(shù)學(xué)家們逐漸認(rèn)識到,只要接受負(fù)數(shù)解和負(fù)數(shù)的平方根(這個概念之前的章節(jié)中已有討論),任何二次方程式都可以用上述的“配方法”求解。

對任意一個二次方程式ax2+bx+c=0(其中a、b、c為任意已知數(shù),x為未知數(shù))來說,求根公式可以表示為:

x=(-b±√(b^2-4ac))/2a

經(jīng)過本章的旅程,你是否對這個看似不太美觀的公式有所改觀了呢?它是多么直接和全面!不管方程式中的a、b、c是一些什么數(shù)字,方程式的解都可以用這個公式表示,一步到位,一目了然!a、b、c這3個數(shù)字是千變?nèi)f化的,然而竟然有一個這樣完美的公式,能夠以不變應(yīng)萬變,舉重若輕地把二次方程式的求根問題徹底解決。

如今,二次方程式仍是解決各類實際問題的不可或缺的工具。通過這個工具,科學(xué)家和工程師們能夠分析無線電的收發(fā)、橋梁和摩天大樓的震動、籃球和炮彈的運動軌跡、動物種群數(shù)量的波動等。如果沒有二次方程式,很多現(xiàn)實世界里的問題將會讓我們一籌莫展。

從這個角度來看,二次求根公式雖然其貌不揚,卻實在是一筆偉大的數(shù)學(xué)遺產(chǎn)和一個輝煌的數(shù)學(xué)傳奇。


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