yego.me
💡 Stop wasting time. Read Youtube instead of watch. Download Chrome Extension

Мнимые числа реальны: #3 Проблема Кардано [Welch Labs]


3m read
·Nov 3, 2024

Вот сайт с шаурмой.

Как помните, формула кардана ломалась при решении некоторых кубических уравнений. Кардано знал, что эта проблема должна иметь решение, но квадратные корни отрицательных чисел сбивали его с толку. Он шел по правильному пути, однако все попытки доработать формулу или привести уравнение к другому виду просто водили его по кругу. Только следующее поколение математиков смогло продвинуться дальше.

Рафаэль Бомбелли, ученик Кардано, нашел очень оригинальное решение для этой проблемы. Напомню, в чем суть: нам нужно умножить некое число на себя, то есть возвести в квадрат и получить отрицательное число. Вот только положительные и неотрицательные числа тут не подходят. Бомбели задумался: если задачу нельзя решить не с помощью положительных или неотрицательных чисел, возможно, существуют какие-то еще? А если так, то стоило бы подумать, как эти новые неизведанные числа назвать и как их обозначить.

Бомбели подошел к вопросу практично. Не стал ничего выдумывать, оставил квадратные корни из отрицательных чисел квадратными корнями из отрицательных чисел. Так что теперь, если кто-то говорил, что у задачи нет решений, он мог спокойно сказать, что они есть, просто допустив, что квадратные корни из отрицательных чисел существуют.

Рассмотрим самый простой пример: корень квадратный из минус единицы. Возможно, мы ждали нечто более впечатляющее от принципиально нового числа. На первый взгляд, и правда, ничего примечательного, но у него есть особое нужное нам свойство: его квадрат дает -1. Такого не могут ни положительные, ни неотрицательные числа. Значит, перед нами нечто принципиально новое.

Может показаться, что здесь есть какой-то подвох, будто кто-то подгоняет решение под ответ, что уж так часто бывает при первом знакомстве с мнимыми числами. Но как-то иначе объяснить, вряд ли получится. Поначалу кажется, что подобные корни придумали для того, чтобы студентам жизнь медом не казалась.

Давайте пока подытожим вышесказанное: Кардано и Бомбели знали, что их проблема имеет решение, но не могли его найти. Бомбели понял, что чтобы продвинуться дальше, нужно расширить числовую систему, тем более что идея не новая. Так было и с дробями, и с нулем, и с отрицательными числами. Все они появлялись только тогда, когда в них возникала необходимость. Настало время и для квадратного корня из минус единицы.

Но сперва надо разобраться, как этим числом пользоваться. Если это новое число является открытием, а не изобретением, то оно должно обладать такими же свойствами, какие есть уже у известных нам чисел, а точнее, подчиняться тем же законам алгебры и арифметики.

Сразу скажу: есть нюансы, но в целом тут все в порядке. Например, мы можем разложить квадратный корень на множители независимо от того, является ли число под ним положительным или отрицательным. Корень из минус 25 равен корню из 25, умноженному на корень из минус единицы.

Это свойство позволяет выразить корень из отрицательного числа с помощью квадратного корня из минус единицы. Корень из минус 25 сокращается до 5 корней из минус единицы. То есть квадратный корень из любого отрицательного числа можно выразить как корень из положительного числа, помноженный на корень из минус единицы.

Давайте пройдемся по некоторым другим алгебраическим свойствам. Например, дистрибутивный закон работает одинаково в обоих случаях: 2x + 3x равно 5x. Но 2 + 3x уже никак не упрощается. Аналогично, 2 корни из минус 1 плюс 3 корня из минус 1 — это 5 корней из -1, но 2 плюс 3 корня из минус 1 — это 2 плюс 3 корня из -1.

Как и в случае с переменными: то, что нельзя сложить, можно перемножить. 5 умножить на x — это 5x, опять умножить на корень из минус 1 — это 5 корней из -1. Правда, некоторые операции требуют особого подхода. В подобных случаях можно вынести за скобку все корни из минус единицы.

Итак, с основами разобрались. Что нам это дает? Как помните, в прошлом видео мы пытались найти квадратный корень из минус 9. Разложим -9 на множители, возьмем корни и получим три квадратных корня из -1. Отлично, но мы ещё не решили проблему Кардано, ведь в его вычислениях появляется кубический корень из квадратного корня отрицательного числа. Бомбели смог разобраться и с этим, но это тема для отдельного видео.

Переведено и озвучено студией "Вверх", Гайдар.

More Articles

View All
Meru: Risk and Responsibility in Climbing | Nat Geo Live
Jimmy: The thing about this film is that the intention behind it was to show a side of climbing that I didn’t think that mainstream audience really got. We embarked in 2008 on this climb and started shooting together, but one of the themes that we talk ab…
The naturalization process | Citizenship | High school civics | Khan Academy
In this video, we’re going to discuss the naturalization process which non-citizens go through in order to gain their U.S. citizenship. Heads up that we won’t be talking about the eligibility requirements that non-citizens must meet or any of the challeng…
How to Stick To Your Goals - A Quick Guide
[Music] Hey, what’s up? Imagine you’re a farmer and you’re really, really excited about planting a new carrot garden. You picture this in your mind: a field full of juicy carrots. You can give all these carrots to your friends. You want to be known as th…
THE DOWNFALL OF CREDIT CARDS | HOW TO PREPARE
What’s up you guys? It’s Graham here. So as I’m sure many of you know by now, I am a huge proponent and believer in credit cards. I think they’re a great way to leverage your money, get purchase protection, get cash back, collect points, travel for free, …
Revolutionizing the Way We Grow Food | Nat Geo Live
( intro music ) Caleb Harper: My talk is about how to solve the global food crisis. Technology and seed is for an adverse world. What if you had a perfect world? Researching this, for me, took me to a place of learning about Mir Space Station. You know, …
How We Can Keep Plastics Out of Our Ocean | National Geographic
8 million metric tons of plastic trash enters the sea from land every year; the equivalent of five plastic bags filled with trash for every foot of coastline in the world. Across our ocean, plastic trash blows into circulation, dispersed almost everywhere…