GoPiGo 小汽車︰格點圖像算術《投影幾何》【五‧線性代數】《導引七‧變換組合 VI‧I 》

LOST 對話錄

人的存在久遠矣,就像物種的存在一樣,哪有什麼同不同、做不做的事呢?如果存在有道理,那它若不普遍似乎比較神奇的吧!

 誰說人們超越了芝諾,人們果真聽明白了他的話嗎??有窮與無窮並不是人給的條件,而只是認知之不足的啊。就像諸神的時代已經遠離,人們怎麼還不知道如何過日子哩!!

我親愛的普羅米修斯火種是不夠用的,哪怕你認為把光明帶給世界仍舊徒然??因為人類根本無法承受那光亮照明的呢!!

䁗奧思,你為什麼這麼說呢?你明知道這火種既不屬於你也不屬於你的孿生兄弟奧德。它從無物反思自身存有迸發出的大霹靂之火而來 。只要還有時間,自然存在機會阿!當虛空歸寂反噬萬有之時,你曾經歷千百萬次,終究無法回想起是吧!!…

 

即使只有『一維視覺』,如果能作『二維運動』,不知『平面國』的科學家會應用什麼樣的數學『描述所見』呢?由於典章早就流失 ,父老傳說幾成神話!與其迷失於想像國度的『奧秘之文』,不如回首人類歷史上的『神奇之數』── 複數 ──

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150px-Leonhard_Euler_2
e^{i \pi} + 1 = 0

 

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一五七二年義大利數學家拉斐爾‧邦貝利 Rafael Bombelli 是文藝復興時期歐洲著名的工程師,也是一個卓越的數學家,出版了《代數學》 L’Algebra 一書,他在書中討論了『負數的平方根\sqrt{- a}, \ a>0,這在歐洲產生了廣泛影響力。

一六三七年笛卡爾在他的著作《幾何學》 La Géométrie 書中創造了『虛數』imaginary numbers 一詞,說明這種『真實上並不存在的數字』。

瑞士大數學家和物理學家李昂哈德‧尤拉 Leonhard Euler 傳說年輕時曾研讀神學,一生虔誠篤信上帝,並不能容忍任何詆毀上帝的言論在他面前發表。一回,德尼‧狄德羅 Denis Diderot ── 法國啟蒙思想家、唯物主義哲學家、無神論者和作家,百科全書派的代表 ── 造訪葉卡捷琳娜二世的宮廷,尤拉挑戰狄德羅說︰『先生,e^{i \pi} + 1 = 0,所以上帝存在,請回答!』。作者以為這或許只是個『杜撰』。然而尤拉是位多產的作家,一生著作有六十到八十巨冊。一七八三年九月十八日,晚餐後,尤拉邊喝著茶邊和小孫女玩耍,突然間,煙斗從他手中掉了下來。他說了聲:『我的煙斗』,將彎腰去撿,就再也沒有站起來了,他祇是抱著頭說了一句:『我死了』。法國哲學家馬奎斯‧孔多塞 marquis de Condorcet 講︰..il cessa de calculer et de vivre,『尤拉停止了計算和生命』!!

一七九七年挪威‧丹麥數學家卡斯帕爾‧韋塞爾 Caspar Wessel 在『Royal Danish Academy of Sciences and Letters』上發表了『Om directionens analytiske betegning』,提出了『複數平面』,研究了複數的幾何意義,由於是用『丹麥文』寫成的,幾乎沒有引起任何重視。一八零六年法國業餘數學家讓-羅貝爾‧阿爾岡 Jean-Robert Argand 與一八三一年德國著名大數學家约翰‧卡爾‧弗里德里希‧高斯 Johann Karl Friedrich Gauß 都再次『重新發現』同一結果!!

虛數軸和實數軸構成的平面稱作複數平面,複平面上每一點對應著一個複數。 

那麽要怎樣理解『複數z = x + i \ y 的呢?如果說『複數』起源於『方程式』的『求解』,比方說 x^2 + 1 = 0, \ x = \pm i,這定義了『i = \sqrt{-1}』,但是它的『意義』依然晦澀。即使說從『複數平面』的每一個『(x, y) 都對應著一個『複數z = x + i \ y 可能還是不清楚『i』的意思到底是什麼?假使再從『複數』的『加法上看』︰

假使 z_1 = x_1 + i \ y_1z_2 = x_2 + i \ y_2

那麼 z_1 + z_2 = (x_1 + x_2) + i \ (y_1 + y_2)

這是一種類似『向量』的加法,是否『i』的意義就藏在其中的呢?

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imaginary_rotation

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一九九八年美國新罕布希爾大學 University of New Hampshire 的
Paul J. Nahin 教授寫了一本『An Imaginary Tale: the Story of the Square Root of −1』的書,指出韋塞爾當初所講的『幾何意義』就是︰

i = \sqrt{-1} = 1 \ \angle 90^{\circ}

也就是說『i』就是『逆時鐘旋轉九十度』的『運算子』!

假使從複數的『極座標』表示法來看複數的『乘法』︰

假 使 z_1 = r \cdot e^{i \ \theta}, \ z_2 = \alpha \cdot e^{i \ \beta},那麼 z_1 \cdot z_2 = \alpha \cdot r \cdot e^{i \ (\theta +\beta)}

就可以解釋成 Z1 『向量』被『逆時鐘旋轉』了『β』角度,它的『長度』被『縮放』了『α』倍!!

複數果真不是簡單的『』啊!也難怪它是『完備的』的喔!!

─── 摘自《【Sonic π】電聲學補充《二》

 

品嚐一下『代數法』料理『透視』的味道,或可借其『神奇』搭條通往『線性代數』之『橋樑』乎?

此處略講一些『 □ ○ ☆ 術語』作個開始︰

 

【投影線 點對應】 z_p = x+y \cdot i , {z^{'}}_p = \alpha x + \alpha y \cdot i = \alpha z_p

也可說『線性相依』︰

\alpha z_p + (-1) {z^{'}}_p = 0 。可得

det \left| \begin{array}{cc} x & \alpha x \\ y & \alpha y \end{array} \right| = 0 也。

若說兩點間非『線性相依』,則知必是『相異兩點』矣。此時稱作『線性獨立』。

 

【獨立兩點】 z_1 = x_1 + y_1 \cdot i , \ z_2 = x_2 + y_2 \cdot i , \ det_{12} = det \left| \begin{array}{cc} x_1 & x_2 \\ y_1 & y_2 \end{array} \right| \neq  0

假設

a \cdot z_1 + b \cdot z_2 = 0 ,那麼

\Rightarrow \ a = 0, \ b=0

這從『聯立方程式』求解可知乎?

\left( \begin{array}{cc} x_1 & x_2 \\ y_1 & y_2  \end{array} \right) \left( \begin{array}{cc} a \\ b \end{array} \right) =0

 

【相依三點】 z_1 = x_1 + y_1 \cdot i , \ z_2 = x_2 + y_2 \cdot i, \ z_3 = x_3 + y_3 \cdot i , \ det_{12}, det_{13}, det_{23} \neq 0

如果 a \cdot z_1 + b \cdot z_2 = - c \cdot z_3 ,當下

\right) \left( \begin{array}{cc} a \\ b \end{array} \right) = - c  {\left( \begin{array}{cc} x_1 & x_2 \\ y_1 & y_2 \end{array} \right)}^{-1}  \left( \begin{array}{cc} x_3 \\ y_3 \end{array} \right)

 

豈能『不相依』耶!◎