02.25 再看 (-1) x (-1) = 1

(-1) x (-1) = 1 這是一個再普通不過的問題,上中學的時候,當學習到負數乘法的時候,老師給出了一個“負負得正”的運算口訣,但是當時並未解釋為何,在後來的漫長歲月中探究問題本質的想法漸漸消失,直到有一天看到了這個 --

再看 (-1) x (-1) = 1

莫比烏斯環

莫比烏斯環是一種二維有邊界的不可定向流形,但是在二維歐氏空間中是無法看清曲面的全貌,必須在三維歐氏空間裡面才能對該曲面有一個比較直觀的理解。

再看 (-1) x (-1) = 1

一維數軸

在實數軸上為負數乘法給出一個形象化的表述是比較困難的,我實在是找不到一種具象化的解釋。但是如果在複數範疇來觀察這個問題呢?我們都知道一個複數C可以表示為形如(a + b*i)的形式,但是複數還有另外一種表示方式,即 r * (cosθ + i * sinθ)

再看 (-1) x (-1) = 1

複平面-極座標表示

採用複數極座標可以將(-1) x (-1) 轉化為 (cosπ + i*sinπ) * (cosπ + i*sinπ)

再利用棣莫弗公式,兩個複數相乘的結果就是 (cos(π+π) + i*sin(π+π)),由於sin2π=0,因此最後的結果就是1。

這並不是一種證明,只是一維空間中的實數的乘法在複平面這個二維空間上觀察時,轉變成一種向量的旋轉,負數的乘法被賦予了一種具有實際意義的操作,它是向量旋轉的一種特例,操作前後向量恰好都在複平面的實軸。以上計算過程只需要掌握高中數學知識便不難理解,但是當年卻沒能想到,也沒有被引導去這麼思考。如果我們的基礎教育能夠適當向這個方向傾斜,也許可以在更大程度上激發學生對數學學科的思考,我們的基礎教育需要引導學生對一些更本質問題的深入思考。


分享到:


相關文章: