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數學中為什麽禁止 1 除以 0 ?

2024-07-18科學

古代數學主要服務於實際的生產生活,由於復數在現實世界中沒有對應之物,因而遭到否定。比如中國古代數學家趙爽在解方程式時,自然而然地排除了復數系數和復數根。

直至 19 世紀,數學家為整數奠定了邏輯基礎後,人類才逐步完全接納了復數。 摒棄負數不能開根號的固有觀念後,數學體系變得更為優雅、自洽且實用。

有了復數,在進行減法運算時無需擔憂被減數和減數的大小,進行積分運算時也不必顧慮上限小於下限的情況。 對於復數開根號,不再存在符號的問題,任何時候只需將復數的長度開根號、角度減半就能得到其根號。

在復數領域,n 次方程式必定有 n 個根(可能存在重合),這便是代數基本定理。復數從理論上拓展了實數的基礎,使其結構更優美,在量子力學、交流電訊號處理等領域有著極其重要的實用價值。

倘若將 1 除以 0 定義為 b,那麽 b 乘以 0 就等於 1。若兩邊再同時乘以任意數 a,會得出 a 等於 1 的結論,進而導致零等同於 1。如此一來,整個數學大廈將會坍塌,最終只剩下零和 b 這兩個數學物件,其余數位都不復存在。

例如,假設 1÷0 = 5,那麽 5×0 應該等於 1,但我們都知道 0 乘以任何數都等於 0,而不是 1,這就產生了無法調和的矛盾。

人類打破曾經視為金科玉律的原則時,盡管會遭遇阻礙,但能夠推動知識體系的進步。例如,打破不能用二減三的規則從而有了復數,打破所有數都是有理數的規則從而開創了無理數,打破負一不能開根號的規則從而得到了復數和複數平面,打破平行線一定不能相交的公理從而有了非歐幾何,後者成為相對論的數學基礎。

創新和對規則的顛覆需要相容原有的體系,並且在新的定義中提供全新的知識和優美的結構,否則就可能淪為胡言亂語。