小學時學習奧數,學到“雞兔同籠”,總想,為什麼是雞和兔子?雞與兔為啥關在一個籠子裡啊!頭和腳怎麼數清啊!
“雞兔同籠”問題儼然成了奧數的代名詞,成了很多人的夢魘!
假設頭全是雞頭,假設腳全是兔子腳,奧數的解法在心理留下來陰影!睡夢中,都是雞頭,兔子腳在盤旋。總也搞不清楚!
後來,知道了“雞兔同籠”是我國古時候《孫子算經》裡的一道題目,距今1500多年了。
今有雉兔同籠,上有三十五頭,下有九十四足,問雉兔各幾何?
到了初中,學習了二元一次方程組,發現雞兔同籠被秒殺了!
設雞有x只,兔子有y只
得 x+ y=35
2x+4y=94
為什麼奧數這麼難的題,用了方程組一下就解決了呢?
這就是數學發展的魅力,隨著數學不斷的研究發展,更先進的方法被髮明出來,以前的難題當然就簡單了!
其實,二元一次方程組的解法,早在1800年前,劉徽就在《九章算術注》裡創立了互乘相消法.例如方程組
劉徽是這樣解的:
(1)×2,(2)×5,得例如方程組
(4)-(3),得21y=20
這就是現在的加減消元法。
劉徽認為,這種方法可以推廣到多元:“以小推大,雖四、五行不異也.”
劉徽認為這個解法可以推廣到多元的情況,但是,很顯然多元的一次方程,解法非常複雜繁瑣。接下來數學家會怎麼辦呢?
歷史的車輪滾滾向前,數學家的腳步也不會停下。
對於n元的一次方程組數學家是怎麼解決的呢?
西方的數學在16世紀迎來了大爆發,出現了數以百計的大數學家,經過幾代數學家的努力,線性方程組得到了完美的解答。
為什麼叫線性方程呢?
因為在笛卡爾座標系上任何一個一次方程的表示都是一條直線,求二元一次方程組的解,就是求直線的交點。
數學家在研究解線性方程組的過程中,發明了矩陣。
從上圖中,大家可以看到這個矩陣的元素就是線性方程組的未知數係數。這一概念由19世紀英國數學家凱利首先提出,作為解決線性方程的工具。
這樣,線性方程組就可以簡單的
這樣書寫即簡單,也為後續的計算提供了便利。可以直接利用矩陣的運算,計算係數。
日本數學家關孝和(1683年)與微積分的發現者之一萊布尼茨(1693年)近乎同時地獨立建立了行列式論。
其後行列式作為解線性方程組的工具逐步發展。到了1772年,範德蒙德才把行列式和解線性方程組分離開來,對行列式本身作了單獨的研究。
瑞士數學家克萊姆(1704-1752)登場了。他把矩陣與行列式完美的結合,證明了線性方程中最重要的定理 “克萊姆法則”。法則最重要的價值是:證明了方程組的係數與方程組解的存在性與唯一性關係。
設線性方程組
克萊姆法則的優越的數學符號使之流傳最廣。
此後,更多數學家進行線性方程組的研究,1764年,法國數學家裴蜀研究了含有n個未知量n個方程的齊次線性方程組的求解問題,證明了這樣的方程組有非零解的條件是係數行列式等於零。
裴蜀和拉普拉斯以行列式為工具,給出了齊次線性方程組有非零解的條件。
1867年,道奇森證明了含有n個未知量m個方程的一般線性方程組有解的充要條件是係數陣和增廣陣有同階的非零子式。
後來,範得蒙、歐拉、阿貝爾、伽羅、F.克萊茵、S.李等一代代數學家孜孜不倦的研究,線性代數不斷髮展,成為數學中非常重要的學科!
數學家是一群奇怪的人,他們廢寢忘食,不諳世事,大腦中只有數字。他們總是在解決問題,然後又製造問題!再解決問題,再製造問題!但是正是有了這些人,基礎數學的才有了大發展,其他諸如物理,天文,航天,通訊,化學,生物等等才有了肥沃的土壤!才能推動人類向前大發展!
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