寫在前面
如果您知道複數,那麼複數可以比大小嗎?如果您不知道複數,那現在您知道了。
複數話說複數真的是個神奇的東西,在初中我們要是見到 根号(-1)肯定會認為他錯了,根号下怎麼可能有負數呢?
随着我們知識的增長,我們接觸到了數系的擴充,從最簡單的自然數到整數,再到有理數,再到實數。雖然數系的擴充帶來了很多新的問題,不過都是曾經所鋪墊好的
但是從實數到複數的擴充卻實實在在打破了我們的認知。根号(-1) 出現了!
不過阿拉丁今天不是講什麼是複數的,我相信大多數人還是知道複數這個概念的,對
i^2=-1 也是不陌生的,尤其是現在正在埋頭苦學複變函數的各位朋友。
阿拉丁今天主要想和大家探讨一下我們見過實數比大小,但是為什麼沒見過複數比大小呢?
問題背景
說實話阿拉丁在高中還真沒想過這個問題,因為可能還是慣性思維,在複平面上的東西自覺認為它和坐标一樣,比單純大小沒啥意義。
但是最近複習的時候突然湧現很多問題,比如:為啥複數不能比大小?
因為從數系擴充的原則上來看,我們自然希望将實數集上的大小關系擴充到複數上去,同時需要保留原來大小關系所具有的通常必備的一些性質。
這也包括兩方面的内容:
前幾次數系的擴充這兩個問題都得到了很好的解決,但是到了複數這裡似乎行不通了。我們隻是用複數的模來比較,和原先數系完全不一樣。
阿拉丁有話說阿拉丁覺得從自然數到實數肯定是遵循着某種定律,使得他們是可排序的,而複數剛好跳出了這個定律,比較複數的組成都和前幾者不太一樣。
複數集是有序集,可以先後排序在我們的認知中不等号的存在導緻數一定滿足三分律:
也就是說 兩個複數中實數部分大者該複數就大;實數部分相等,虛數部分大着,該複數就大
可是如此規定就是一般意義上的比大小嗎?
複數集不是有序域,不能比大小
雖然複數集是有序集,存在排序的概念,但是集合序還不等于大小數目順序,隻有在集合順序在四則運算之下具有保序性時,才是真正意義上的比大小。
這裡阿拉丁簡單的介紹一下域 (域當然沒那麼簡單,近(去)世(世)代數,群環域讓你欲罷不能)
很顯然,複數集不滿足有序域的概念,
比如:
當然,這顯然是矛盾的。一般的,如果我們要研究複數集上任意元素的大小關系,都必須放棄對乘正數保序性的要求,所以複數集上不能比大小。
總結
我們在最開始将複數實部與虛部拿出來比較“大小”實際上不叫比大小,而是一種基于有序集的有序化過程。
而大小和順序是有本質差别的,因此複數可以有序化但不能比大小!
今天你學廢了嗎?
後記這是最近阿拉丁突發奇想,加之多方求證得到的結論。想要講清楚域這個概念很難,所以隻能放棄嚴謹,通過最簡單辦法來說明,肯定會有錯誤,不過歡迎大家批評指正,也可以私信我給出您的講解方式。
還有就是頭條号沒辦法編輯數學公式嗎?或者有誰能告訴問一下,我靠截屏粘貼圖片搞得特别難看。
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