上式是方程组最一般的形式. 我先逐个回答题主所提及的具体问题,然后再笼统地回答一下所谓“解方程的实质意义”.
我们设 是上面方程组的任意一个解(分离公理),那么代入方程组,显然有(代入公理):
此时每个方程都化为了数式 ,而没有涉及任何变元,所以使用普通的四则运算去理解方程间的加法就可以了,
上式我写成了较为一般的形式——方之间的线性组合,系数 可以在某个数域 任意选取. 我们发现,方程组(1)的解 仍然是形如(3)的方程
的解. 线性方程组的解的结构比较优美:一个特解加上齐次解的任意倍数,就张成了整个解空间.
2.
如果(1)无解,其充要条件:任取一组数 ,至少存在一个方程满足
但是其他方程等于几我们就管不着了,很有可能通过加加减减刚好得到(3)式,这也是可能的,例如
无解,但 有解: , ;
也有可能两个方程都没有解,但加起来又有解了:
但 解为 .
3.
解方程所涉及的逻辑,实际上就是分离公理、代入公理,这个如果不懂请自行百度,或者查阅相关文献[1];增根等问题,实际上就是在去分母的环节中,方程两边同乘一个代数式,但不能排除代数式为零的可能,或者去分母时分母不能为零的条件被忽略……从代入公理的角度理解是十分清晰的:我们带入的不是一个不定元,而是一个个具体的数值,如果总是从这个角度出发,就会避免“引狼入室”或者“亡羊补牢”.
相信通过我上面的梳理,已经回答了大部分题主的问题.
4.
最后笼统地说一下解方程所谓“实质”.
方程(组)有一大特色,解方程一般来说并不容易,但是验证解很简单. 所以,解方程最一般的方法,是通过穷举法得到方程组的解
从几何的角度,当 满足一定的条件时(正则值原像定理),于是定义了一个子流形. 从微分方程的角度看,它的一个解(函数)是一条固定初值,随时间流动的积分流形.
并不是所有的方程都能解出来,我们能解出来的方程对于全体方程而言简直微不足道,我们会的代数技巧是几千年来数学家们努力的结果,他们给出了为数不多的简单类型的方程的通解. 尤其是代数方程,人们发现,只要能凑成如下结果,就立即可知方程的结果:
所以才衍生出一系列如移项、提公因式、配方……的技巧. 从抽象代数的角度讲,这是在探讨代数扩张、多项式的分裂域等问题,最终由数学家 Galois 给出完美的解答.