庫恩教授的“魔術(shù)植物

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中數(shù)學(xué) 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)

  公元1974年6月,在美國召開了一次國際數(shù)學(xué)會(huì)議。美國、歐洲和日本的數(shù)十名數(shù)學(xué)家興致勃勃地參加了這次會(huì)議。

  會(huì)上,美國普林斯頓大學(xué)的哈德羅·庫恩教授宣讀了一篇奇特的論文,引起了與會(huì)者的極大轟動(dòng)。

  這是一篇什么樣的論文呢?原來是一篇研究解代數(shù)方程的論文。庫恩先生以其非凡的技巧,似乎把與會(huì)者領(lǐng)進(jìn)一個(gè)充滿生機(jī)的植物王國 高中地理。但見他“編織”了一個(gè)立體大籬笆,這個(gè)大籬笆分成許多層,從上到下一層密似一層。在籬笆的最底層,庫恩先生放進(jìn)了一個(gè)特制的“花盆”,然后把要解方程的信息傳給花盆。頓時(shí),花盆的四周吐出了幾枝新芽,轉(zhuǎn)眼間芽變成在,飛快地攀上籬笆,先是彎彎曲曲,回回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn),過后便很快地往上長,穿過一層又一層,直到籬笆的最上面,一根藤恰好

  指著方程的一個(gè)根。方程的所有根就這樣被全部找了出來。

  這是神話嗎?不!這是科學(xué),是二十世紀(jì)的現(xiàn)實(shí)。那么,庫恩先生是怎樣給枯燥的數(shù)學(xué)賦予“生命”呢?

  讓我們來看一看庫恩先生的非凡工作。他出色完成了三件事:一是建造一個(gè)“立體大籬笆”;二是制造一個(gè)會(huì)長“芽”的“花盆”;三是讓神奇的“植物”按信息的要求往上長。盡管我們在這篇短文中不可能詳細(xì)地介紹庫恩先由那富有空間立體感的方法,但我們完全可以通過平面的例子,讓大家了解庫恩先生那無與倫比的創(chuàng)造性思路!
 先讓我們在平面上,欣賞一下簡化了的庫恩先生的“大籬笆”吧!原來那是如同右圖那樣,一層來似一層的大欄柵,從下到上記為,最下一層,其柵格的距離定為1;與結(jié)構(gòu)相同;從開始,往上每上一層?xùn)鸥竦木嚯x便縮小一半,宛如一架越往上線度越密的大籬笆。這便是庫恩先生所致力的第一項(xiàng)工作。

  現(xiàn)在再來看庫恩先生的第二項(xiàng)工作--建造“花盆”,花盆的奧妙在哪兒呢?  原來庫恩先生所謂的“花盆”,就是層中這樣的區(qū)域,在區(qū)域中可以找到n個(gè)具有某些特征的點(diǎn),這些點(diǎn)可以作為計(jì)算的始點(diǎn)。它就是庫恩先生所形容的。會(huì)長藤的“魔術(shù)植牧戶的“芽”.庫恩先生則論證了這些“芽的存在,并指出了尋找它們的辦法。

  原來庫恩先生所謂的“花盆”,就是層中這樣的區(qū)域,在區(qū)域中可以找到n個(gè)具有某些特征的點(diǎn),這些點(diǎn)可以作為計(jì)算的始點(diǎn)。它就是庫恩先生所形容的。會(huì)長藤的“魔術(shù)植牧戶的“芽”.庫恩先生則論證了這些“芽的存在,并指出了尋找它們的辦法。
    

圖 1


  庫恩先生的最后一項(xiàng)工作,是設(shè)計(jì)“魔術(shù)植物”的芽長藤并往上攀爬,直至爬到所求方程根點(diǎn)的途徑。盡管我們在這里無法講述庫恩先生神奇的空間攀藤細(xì)節(jié),但我們完全可以簡化為平面的情況來介紹它的梗概!

  例如,我們需要解的方程為
        ,
  假定我們從1開始計(jì)算。即“1”是我們在花盆上選定的“芽”,現(xiàn)在“芽從1開始長藤。規(guī)定;對于某點(diǎn)a,如算得則藤向右拐;反之藤向左拐。計(jì)算一次藤往上爬一層。

  因?yàn)?,所以開始時(shí)“芽”向右長藤,長到C層的2;而因,所以藤繼續(xù)生長時(shí)向左拐,長到 層的1.5;又面-5<o(jì),從而藤又向右生長至層的1.75;而,從而藤又向左生長至層的1.675;......由于越往上籬笆越密,最后藤生長的空間越加狹窄,幾乎是筆直指向了。圖2十分直觀地表現(xiàn)了這一過程。



圖 2

 

  庫恩教授的神奇植物的長藤法,用的也是上面便子中的原理。只是對于藤如何在空間穿行的規(guī)定,要比上面復(fù)雜些罷了!

  目前,數(shù)學(xué)家們已根據(jù)庫恩教授的方法,編制了能在計(jì)算機(jī)上直觀地演示出攀藤求根的計(jì)算程序。在我國,這種會(huì)解代數(shù)方程的機(jī)器,已于1979年研制成功。
 


本文來自:逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/gaozhong/81275.html

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