Волшебный двурог - Бобров Сергей Павлович (бесплатная библиотека электронных книг TXT) 📗
— Ну-с, — произнес Мнимий, — я вас слушаю.
— Тут, — сказал Илюша, — оба корня комплексные. И они, конечно, сопряженные. Один будет равен (4 + 3i), а другой (4 — 3i). Если теперь открыть скобки в выражении
[x — (4 + 3i)] [х — (4 — 3i) ] = 0,
то получится вот что:
х2 — 8х + 25 = 0.
Этому уравнению соответствует парабола вот такая, как сейчас на нашем чертеже. А почему это так, сообразить нетрудно.
Ведь если написать:
[x — (a + bi)] [х — (a — bi) ] = 0,
то открой скобки и получишь:
х2 — 2ах+ (а2 + b2) = 0.
Вот и все! Проверить — одна минута.
— Точно! — подтвердил Мнимий. — А больше вы ничего не замечаете?
И вот только тут наш герой усмотрел, что парабола отразилась ниже действительной оси и висит там вершиной вверх.
Так что теперь уже перед ним были как бы две параболы… А из самого начала координат (там, где пересекались обе оси) ползет яркий лиловый пунктир со стрелочкой на конце. Он добрался до точки с координатами (4, 3), и стрелочка его остановилась, как только коснулась этой точки. Илюша обернулся к Мнимию, но, к своему удивлению, обнаружил, что его
— 417 —
приятель… исчез бесследно! Но когда он невольно слова перевел глаза на чертеж, он с удовольствием заметил, что лиловая стрелочка уже превратилась в самого Мнимия, который очень весело ему кивает из глубины чертежа!
— Вот я каков! — крикнул Мнимий из чертежа. — Могу вырасти, если парабола поднимется вверх…
Парабола стремительно рванулась ввысь, Мнимий, ринувшись за ней, вытянулся, стал длинный-длинный и страшно важный, ибо вершина параболы ушла куда-то очень высоко, а Мнимий остановился на 92-м делении по мнимой оси. Пока Мнимий удлинялся, в записи сверкающего уравнения значение свободного члена начало быстро увеличиваться (а коэффициент при неизвестном в первой степени оставался тем же).
И в конце концов вот что получилось:
х2 — 8х + 8480 = 0.
— А если вам так уж хочется, я могу стать и поскромнее!
Парабола стала, не торопясь, опускаться и остановилась против деления 19 на вертикальной оси.
Тут же засветилось и уравнение:
х2 — 8х + 377 = 0.
— Могу и вовсе исчезнуть!
Парабола опустилась до самой оси абсцисс, коснулась ее, и Мнимий исчез.
Илюша обернулся, и оказалось, что Мнимий уже снова стоит рядом с ними.
— Теперь вам ясно, как мы возникаем? Но вы, надо полагать, уже заметили, что, как только парабола оторвется от оси абсцисс, сейчас же снизу, как говорят, на нижней полуплоскости (потому что ось абсцисс делит плоскость пополам!), возникает ее отображение, а вместе с ним и мой сопряженный братец-близнец. Вот и все. Очень просто!
Парабола на чертеже снова поплыла вверх, а внизу опять засияло ее отображение, и тут же появилась еще одна лиловая стрелочка, направленная из начала координат вниз.
— Понятно, — сказал Илюша, — если сложить эти два вектора, то мнимые их части с разными знаками уничтожат друг друга и получится удвоенная величина действительной части. Раздели пополам, и получишь точку, над которой находится вершина параболы. Все в порядке!
— Рад стараться! — отвечал Мнимий. — Конечно, парабола может выше оси абсцисс стоять и вершиной вверх, а не вниз, но, в общем, это безразлично.
— 418 —
— А почему вы говорите «отображение», а не «отражение»?
— Да так уж повелось от тех времен, когда вместо «отразилось» говорили «отобразилось». Это не так уж давно было, примерно во времена Лобачевского. Это слово встречается и у Гоголя. Имейте также в виду, что только под пером великого Эйлера мы получили все права гражданства в математике. С вашего разрешения мы вернемся сейчас еще на некоторое время к решению уравнений. Тут вы и узнаете, как мы появились на белый свет, что мы помогли узнать математикам и как они с нашей помощью стали открывать одну тайну за другой.
— Ну, Илюша, как дела? — спросил с усмешкой Радикс. — Тебе все ясно?
— Не очень! — признался Илья со вздохом. — Нет, не очень. А нельзя ли как-нибудь так придумать, чтобы не было двух разных плоскостей, а то меня путает, что их две? Ведь на самом-то деле это одно уравнение, а вовсе не два?
— Справедливо! — согласился Мнимий. — Действительно, одно.
— Может быть, попробовать еще? — предложил Радикс. — Возьмем еще одну параболу. Уравнение ее напишем так:
z = х2 — 8х + q.
Значит, свободный ее член у нас обозначается теперь буквой q.
Если попробовать решить квадратное уравнение:
х2 — 8х + q = 0,
мы получим…
— …вот что! — сказал Илюша и написал:
Значит, пока наше q меньше шестнадцати, корни будут действительные, а если q больше шестнадцати, то комплексные.
— Разумеется! — согласился Мнимий.
— А когда q равно в точности шестнадцати, парабола только касается оси абсцисс в точке, равной четырем. Если же q равно нулю, то оба корня будут действительные — один равен нулю, а другой — восьми. Но только… как же нам теперь увидать еще и комплексные корни?
— Не спеши, — отвечал Радикс, — сейчас мы все это соорудим. А уж ты следи внимательнее за этим новым тонким и умным волшебством. Нам ведь нужно определить, существуют ли такие комплексные числа, чтобы при подстановке их в левую
— 419 —
часть уравнения мы получили бы действительное число? Существуют ли, а если да, то каковы они?
— Тогда, — отвечал Илья, поразмыслив, — нам придется подставить в левую часть комплексное число (z + iy), а затем посмотреть, что из этого выйдет. Получится, значит, так:
r = (х + iy)2 — 8(х + iy) + q= (x2 — y2— 8x + q) + i(2xy — 8y).
Мне кажется, что это выражение может оказаться действительным единственно только в том случае, если вся скобка, на которую умножается i, будет равна нулю.
— Так! — согласился Мнимий. — Верно. Это дело! А в каком случае так оно будет?
— Если, — отвечал мальчик, — я перепишу эту скобку немного иначе:
2ху — 8у = 2у (х — 4),
то ясно, что это может произойти только в двух случаях, либо игрек равен нулю (ну, тут все и так ясно, говорить нечего!), либо икс равен четырем.
— Хорошо! — сказал Мнимий, улыбаясь. — Теперь уж у нас все готово, и мы можем приступить к нашему волшебству, которое нам все и покажет в полной наглядности, как оно и полагается в нашем волшебном царстве, построенном на поучение самым любознательным и дерзновенным юношам…
— Дерзновенным! — с усмешкой повторил Радикс. — Но я слышал, как друг Пушкина, замечательный русский поэт и мыслитель Евгений Баратынский однажды написал:
А ведь так оно и полагается, дружище, в нашем светлом волшебном и вполне серьезном царстве для любознательных ребят!
— Ура! — закричал Илья. — Давайте ваше новое волшебство. Вы уж такие волшебники…
— Потише ты! — возразил Радикс. — Не спеши. Поспеешь!
Это будет штучка довольно затейливая. Начнем с того, что это новое волшебство будет не на плоскости, а в пространстве.
