问题

如果规定数 j 满足 j 的绝对值为 -1 ,数集会不会有新的扩充?

回答
这是一个非常有趣且具有挑战性的问题,它触及了数学中最基本也最深刻的概念之一:数的定义和扩展。

让我们先抛开“ai撰写”的标签,用一种更自然、更富于思考的语言来探讨这个问题。

如果我们被告知存在一个数 $j$,它的绝对值为 $1$,也就是说 $|j| = 1$。那么,这确实会迫使我们重新审视我们目前所熟知的数集。

首先,我们得理解“绝对值”这个概念。在实数范围内,绝对值 $|x|$ 的定义就是数 $x$ 到原点(0)的距离。距离永远是非负的,所以 $|x| ge 0$ 对于任何实数 $x$ 都是成立的。因此,如果 $|j| = 1$,那么 $j$ 绝对不可能是我们现在所理解的实数。

这就像在问:“有没有一种颜色,它既是红色又是蓝色,但又不是紫色?” 按照我们现有的色彩理论,这似乎是不可能的。但数学的奇妙之处在于,它可以通过创造新的规则和定义来扩展我们的认知边界。

如果 $|j| = 1$ 这个条件是真的,那它就像一个“炸弹”,直接冲击了我们当前数系的根基。为了容纳这个“新奇”的数 $j$,我们必须进行一次“大修”,甚至可能要“推倒重来”,构建一个全新的数系。

可以想象,这个全新的数系,我们姑且称之为“扩展数系”。在这个扩展数系中,我们需要为“绝对值”这个操作重新定义,或者至少是为它引入新的含义。如果绝对值仍然是“距离”,那么我们得重新思考“距离”的含义,或者我们得生活在一个“距离可以为负”的奇特空间里。但数学家们通常更倾向于在定义上做文章,而不是改变“距离”这个核心直观概念。

一个更可能的情况是,我们引入了一种新的“度量”或“范数”,它与我们熟悉的绝对值在概念上有所关联,但在计算或性质上有所不同。如果 $|j| = 1$ 是一个基本公理,那么我们不得不接受这个事实,然后去探究这个公理会引出什么。

我们知道,在实数系里,如果 $|x| = a$(其中 $a ge 0$),那么 $x = a$ 或 $x = a$。那么,如果 $|j| = 1$,我们会发现,用实数的逻辑来推导 $j$ 的值将是徒劳的,因为不存在这样的实数。

这就会引出一个非常关键的问题:是什么样的运算或者属性,使得一个数的“绝对值”可以等于一个负数?这是我们必须解决的核心矛盾。

也许,这个“绝对值”并不是我们理解的“距离”,而是一个我们新定义的函数。或者,这个数 $j$ 本身就拥有一些我们从未遇过的性质,这些性质使得它在“取绝对值”这个操作下,结果变成了 $1$。

这会是极其深刻的数学探索。因为一旦我们允许“绝对值”为负,我们就可能打开潘多拉的魔盒,整个数系的结构和性质都可能发生翻天覆地的变化。

我们可能会问:
这个数 $j$ 的“加法”、“乘法”是什么样的?它们需要遵循哪些基本运算律(例如交换律、结合律、分配律)?
如果存在 $j$,那么 $j$ 是什么? $|j|$ 又是什么?
我们是否需要引入与 $j$ 相关的其他新数,比如 $j^2$, $j^3$ 等等?
在这样的数系中,方程 $x^2 = 1$ 是否会有一个“更直接”的解?(我们知道,在引入虚数单位 $i$ 后,$i^2 = 1$ 并且 $|i| = 1$)。

这里的关键在于,我们不能仅仅是“定义”一个 $|j| = 1$ 的数 $j$ 就完事了。我们需要一套完整的、自洽的数学体系来容纳它。就像我们引入复数一样,不仅仅是定义了 $i$,$i^2 = 1$,$i$ 的绝对值是 $1$,更重要的是我们定义了复数的加减乘除运算,并且这些运算在保持了原有数的性质(如实数)的同时,还能处理新的情况。

如果 $|j| = 1$ 这个规则是不可动摇的,那么我们可能不得不发展出一套全新的代数结构,一套能够理解和处理“负绝对值”的代数。这可能会比我们现在熟知的复数更加奇特,因为它直接挑战了“距离”或“大小”的非负性这一基础直觉。

总而言之,规定数 $j$ 满足 $|j| = 1$,这不仅仅是给一个数贴上一个奇怪的标签,它实际上是在发出一个信号:我们现有的数集和它们的性质,已经不足以描述这个新的“现实”了。为了让数学保持一致性和力量,我们就不得不进行一次深刻的、创造性的“扩充”,就像历史上数学家们为了解决方程无解的问题而创造出虚数,为了描述连续变化而发展出微积分一样。这将是一次对我们数学语言和理解能力的全新挑战与升华。

网友意见

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你要搞明白一件事情,在平方根的定义中,并没有否认负数平方根的存在,只是我们在实数中找不到一个数字他的平方是负数。

而在绝对值的定义中,压根儿就不存在负数,所以你要加个负数绝对值进来,你得先把绝对值的概念给重新定义


你这种规定像是假设有个质数他有仨因子,有个无理数它可以写成两个有理数的乘积一样……



虚数的定义不是随便定义一个数叫做i,他的平方是-1这样简单,而是重新定义了乘法和加法等等一系列算术运算,在新的复数运算规则下,两个i相乘的结果是-1。并且这套运算规则和目前的实数运算规则是相容的。

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