寻找伽莫夫的宝藏,不懂数学找不到哦

大家好,又是一年开学季,过得怎样啊?新学期适应不,是不是又结识很多新伙伴啊?
今天给大家介绍个新朋友吧,对于学过复变函数的应该是老面孔了,它就是i,怎么出现的呢?就是卡尔达诺算三次方程给算出来的,曾经跟大家谈过,三次方程求根公式里面有个带根号的项,如果根号里面是负数,那么该方程一定有3个实数根,这结论顿时把卡尔达诺造懵了,后来潜心研究,他用√-1来表示不可能的数。经过几百年的历练终于确定了,i^2=-1,高中阶段,就把i当成一个代数字母来计算,一般用z=x+yi表示复数,其中x是实部,一般用Re z表示;y是虚部,一般用Im z表示;用arg z表示辅角,tan(arg z)=y/x;还有乘法、乘方的几何意义,表示向量的积,很多内容咯……
i可以带来意外收获
搞出来好悬的感觉,有啥用呢?它可以简化运算,同时也能带大家寻宝。从前有个喜欢探险的年轻人,发现一张藏宝图,但只给了描述,上面这样记载的:
乘船至xx经纬度,有一座荒岛,埋有宝藏,岛上有一个绞刑架,还有一棵橡树和一棵松树,想找到宝藏,先站在绞刑架前,然后走到向橡树那,记下所走的步数,然后向右拐直角弯,走同样的步数在那里打下第一根桩,再回到绞刑架,这次向松树走去,记下走到松树的步数,然后向左拐直角弯,走同样的步数,在那里打下第二根桩,财宝就在这两根桩连线的中点处。

这位年轻人果然到达了荒岛,但由于时间过于长久,绞刑架早已不在,还能否找到宝藏?用i来帮忙吧!
如图,在复平面中,z=x+yi可以用来表示平面的向量,辅角就是x轴正方向与该向量的夹角,逆时针是正,顺时针是负,而向量长度对应的就是复数的模(模|z|=√(x^2+y^2)),两棵树的坐标定义为A(-a,0)和B(a,0),我们设消失的绞刑架坐标是P(x,y),看看宝藏位置和x,y的关系吧

这里告诉大家一个秘密,根据复数的运算,会发现它的结果跟向量加法法则一样,满足平行四边形定则,即将两个向量平移至公共起点,以向量的两条边作平行四边形,加法结果为以公共为起点的对角线。
设原点为O,根据向量关系,PA=OA-OP,那么向量PA对应的复数为
-a-z=-a-x-yi,
复数的乘法也具有几何意义,这个与向量乘法不相同,大致意思就是将两个向量的辅角相加,模取两向量模的积,起点不变,形成最终结果。这样根据题意,向右转直角弯所构成的向量就是将PA顺时针转90°,即乘以单位复数-i,
(-a-x-yi)(-i)=-y+(a+x)i,
这样可算得第一根桩的坐标与之对应的复数是-y-a+(a+x)i,
同理,第二根桩与之对应的复数是
(a-z)i+a=(a-x-yi)i+a=y+a+(a-x)i,
两根桩中点坐标对应是((-y-a+y+a)/2 , (a+x+a-x)/2),即(0 , a),
发现宝藏位置跟绞刑架是否存在无关,只要随便找个地方定义为绞刑架,再按照藏宝图的记载,都能在相同位置挖到宝藏。
复数引领创新精神
当然,复数也有开n次方的几何意义,模就是模的n次方根,而角度就将周角平分为n份,再规划位置,记住开方与乘方是一对逆运算哦,这里能真正地得到多值的n次方根,具体自己想吧,当你独立想明白时,一定很有成就感。i在很多问题上起到关键作用,是经过欧拉、棣莫弗、达朗贝尔、高斯等诸多数学家精心研制的模型,在复变函数,泛函分析,无穷级数等方面应用较广,著名的黎曼猜想也有它的身影。i虽然比无理数还要虚无,但也是很重要的数学工具,如果解决数学问题合理运用它,也许会产生意想不到的作用哦。
它的性质来源于伟大数学家们的创意,对于学生朋友,支配好自己优良的创造力,定能铸就辉煌。这个新朋友怎么样,会不会有很酷的感觉?