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用字母代表数

整门学科从这里开始:我们不写某个具体的数,而写一个可以是任何数的字母。看看这一小步为何如此有力,并认识“代数”这个词本身。

一切背后的那个想法

算术处理的是具体的数:3 + 4 等于 7,故事到此为止。代数则在我们注意到某个*规律*——无论用什么数都成立——并想把它一次写下来时开始。为此,我们让一个字母——一个变量——代表一个我们还没选定的数。写下 n + 1 的意思是“无论 n 是哪个数,都加上一”。这是一句带空格的话。

这就是一般化:一个符号陈述一次覆盖无穷多个算术事实。我们不必去逐一验证 2·3 等于 3·2、5·7 等于 7·5……永无止境,而是写下 a·b = b·a,用一行就把所有这类事实收入囊中。

为什么要用字母

三个原因。第一,简洁:一行取代了无尽的清单。第二,发现:规律一旦写成符号,你就能重新排列这些符号,找到从未亲手验证过的新真理。第三,对未知的诚实:当你还不知道某个数、却知道关于它的一个事实时,字母让你先把这个事实写下来,*然后*再去求出那个数。

Arithmetic (one fact at a time):
  2 + 3 = 3 + 2
  10 + 7 = 7 + 10
  41 + 6 = 6 + 41   ... and on forever

Algebra (all of them, one line):
  a + b = b + a

Read it as: for ANY numbers a and b, adding in
either order gives the same result.
一行代数式代表无穷多个算术事实。

我们使用的记号——字母、+、=、括号——构成代数记号。每一个都是有约定含义的数学符号。按惯例,字母表末尾的字母(x、y、z)通常标记我们要求解的量,而开头的字母(a、b、c)通常标记固定但未指明的量。这并非强制,只是让公式更易读的共同习惯。