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2.3 一元二次方程的一般代数解

一元二次方程x 2 +bx+c=0在古巴比伦人那里就得到了系统研究。早期巴比伦代数有一个基本问题是,求一个数,其与倒数之和为一个已知数。用现代记号来表示,就是求x,满足x+1/b=x;由此得到一元二次方程x 2 -bx+1=0。他们的求解方法是先求出(b/2) 2 ,然后计算 ,最终给出解的形式为 ,这可看作是一元二次方程的通解。由于巴比伦人还不会使用负数,因此二次方程的负根是略而不提的。等价的几何问题是,一块长方形的地,已知边长之差以及面积,求边长。用现代记号来表示,就是一元二次方程(x -b)x=c。比如此前提到的巴比伦泥板上的方程x 2 -x=870,巴比伦人给出了详细的解法以及结果x 1 =30和x 2 =-29,但巴比伦人只关切根x 1 =30。在负数未被引进的年代,或者变量x明确是类似长度这样的物理量时,x为负数的解是不合理的,其被舍弃是非常合理的。或许在他们当时考虑的问题中,x就是某个城池或者某块田地的边长。

方程x 2 +bx+c=0的通解容易通过配平方得到:

这个表达式出现在公元一世纪的古希腊。

但我们确实还经常会遇到b2-4c<0的情形,如何看待 就成了问题。因为没有一个数的平方是负的,这时候人们就宣称此时方程x 2 +bx+c=0无解。就x是实数的情形而言,这个做法是合情合理的。今天我们知道,若b 2 -4c<0,(2.4)式里的根为复数,我们说此时方程x 2 +bx+c=0有共轭的一对复数根。但是,坚持负数开根号有意义,或者说理解了引入 的必要性,那是在研究一元三次方程时才遇到的问题。一般介绍代数方程的文献会让我们依据单位虚数i的定义, 或者i 2 =-1,想当然地以为它是在解一元二次方程时引入的。这是误解。最重要的是,等学到了薛定谔(Erwin Schrödinger,1887―1961)1922年为挽救“引力与电”这篇规范理论论文所作的努力时,会知道 的写法是不合适的。 ,不可取舍(见第10章)。

量Δ=b 2 -4c被称为discriminant,汉译“判别式”。Δ 可以用来区分方程有不同根的情形。若Δ>0,方程有两个不同的实数根;Δ=0,方程有两重的实数根;Δ<0,方程无实数根,或者按照后来的理解,有两个共轭的复数根。谈论ax 2 +bx+c=0这样的系数为整数的情形时,Δ=b 2 -4ac。每当看到b 2 -4ac,笔者都会想起自己的少年时光。 ncZxKEB8Kdc5+A9oqkmH3XmfGhmV48Lc09l4vMITpfe6mzAc1XvhBJO82+t27b4m

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