近日看到一则“悖论”这个“悖论”的问题就在于,一开始的(1)式并不存在实数根,如果允许用复数的话,它有两个虚数根,我来为大家科普一下关于增根是方程的解吗?以下内容希望对你有帮助!

增根是方程的解吗(解代数方程怎么会有增根)

增根是方程的解吗

近日看到一则“悖论”。

这个“悖论”的问题就在于,一开始的(1)式并不存在实数根,如果允许用复数的话,它有两个虚数根。

而到了(5),一般人习惯于实数范围内考虑问题,觉得1的立方根就是1,但实际上1还有两个虚立方根:

如果你坚持在实数范围内看问题,那么一开始的(1)就无法成立,虚假的前件推出任何后件都是正常的。

而如果你允许虚数,那么(6)是错的,1应当是增根予以舍弃,那两个虚数根就是原方程的根。

讲到这里,问题似乎已经结束了,但等等,为什么会出现增根?增根是从哪一步冒出来的?

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如果你解分式方程,会给等式两边同乘以分母,结果可能会出现让分母等于0的增根,但以上过程仅仅出现了分母x,而0并不是增根。

如果你解根式方程,由于算术根的非负约定,等式两边平方后会有增根,但我们这里没有平方,增根1在开立方之前就存在。

我们仔细检查一下,发现(3)就有增根了。

我们理一理,从(1)到(2),只要x不为0就是恒等变形。

(3)怎么得来的呢?可以看作(2)式 -(1)式,这里就出现了增根。

这么简单的加减法怎么会出现增根呢?因为你丢失了一部分信息。

(1)是一开始的式子,(2)是恒等变形(可以验算x不为0)。

(3)是由(1)和(2)联合推出的,所以(3)是(1)与(2)作为整体的必要条件。

但是(3)能不能推出(1)和(2)呢?实际上不能。尽管已知(3)和(2)可以推出(1),已知(3)和(1)可以推出(2),但不能同时推出两者。

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抛开原题,我们重新看一个例子:

这次不用除法,我们乘以x,得到

(q2)式-a(q1)式:

可以看到,不管什么方程,我们都能给它强行引入增根a.

其实我们还可以更干脆一点。

(q1)式-(q1)式:

这是恒等式,x成为自由变量,瞬间把一切增根都弄进来了。不过由于这个问题过于明显,一般人不会困惑在此。

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那么我们平时用加减消元法解普通的n元线性方程组是不是有漏洞呢?

回顾上文,关键就在于每一步的推导是否可逆。

比如说:

换成

这里a,b,c,d都是常数。

显然,只要这里的b,d不为0,那么是可逆的(无论f,g,h本身是线性的还是非线性的,这个组的替换都是可逆的)。

如果弄成

要确认起来就比较复杂了。

所以稳妥的做法是,每次选择两个方程,把其中一个保留,另一个用加减消元之后的代替。

这样能保证每一步都可逆,你最后的组的解就是原来的组的解,没有增失。

在实际解线性方程组的过程中,我们可以选定一个变量,称为主元。

选择一个让主元系数不为0的方程,固定不动(如果所有系数都为0那是自由变量。)利用这个方程跟别的方程依次加减消元。

此处x为主元,f被保留,在g1中被消去,g1能由f和g线性表出,且g能由f和g1线性表出,h1等等类似。

为了方便,可以暂时忘掉f,只考虑:

但应当记得最后得回来处理 f .

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