1748年,euler发表了一篇题为surunecontradictionapparentedansladoctrinedeslignescourbes(关于曲线规律中的一个明显的矛盾)的文章,尝试着解决这一难题。
正如大家所想,矛盾的源头就是,9个点不见得能唯一地确定出三次曲线的方程,因为不是每个点的位置都能给我们带来足够的信息。
euler试图向人们解释这样一件事情:曲线上的9个点虽然给出了9个不同的方程,但有时它们并不能唯一地解出那9个未知数,因为有些方程是废的。
在没有线性代数的年代,解释这件事情并不容易。
euler举了一个最简单的例子:方程组
3x2y=5
4y=6x10
表面上存在唯一解,但事实上两个方程的本质相同——第一个方程乘以2再移项后就直接变成第二个方程了。
换句话说,后一个方程并没有给我们带来新的信息,有它没它都一样。
当然,这只是一个最为简单的例子。
在当时,真正让人大开眼界的则是euler文中给出的三元一次方程组:
2x3y+5z=8
3x5y+7z=9
xy+3z=7
这个方程组也没有唯一解,原因就很隐蔽了:后两个方程之和其实是第一个方程的两倍,换句话说第一个方程本来就能由另外两个方程推出来。
因此,整个方程组本质上只有两个不同的方程,它们不足以确定出三个未知数来。
euler还给出了一个四元一次方程组的例子,向人们展示了更加复杂的情况。
类似地,9个九元一次方程当然也会因为出现重复信息而不存在唯一解,不过具体情况几乎无法预料:很可能方程(1)就是方程(2)和方程(5)的差的多少多少倍,也有可能方程(7)和(9)的差恰是前三个方程的和。
究竟什么叫做一个方程“提供了新的信息”,用什么来衡量一个方程组里的信息量,怎样的方程组才会有唯一解?
euler承认,“要想给出一个一般情况下的公式是很困难的”。
此时大家或许能体会到,euler提出的这些遗留问题太具启发性了,当时的数学研究者们看到之后必然是浑身血液沸腾。
包括cramer在内的数学家们沿着euler的思路继续想下去,一个强大的数学新工具——线性代数——逐渐开始成型。
没错,这个cramer正是后来提出线性代数一大基本定理——cramer法则——的那个人。