虽说数学悖论大多是一些让人越想越糊涂的逻辑思维游戏,但也有不少悖论来自于实实在在的数学问题。在缺乏现代数学工具的年代,这些反直觉的结论和看似不可调和的矛盾让数学家们百思不得其解,那些最难解决的悖论甚至为数学新分支的开创带来了足够的动机。不太为人熟知的Cramer悖论就是一个漂亮的例子。
在描述Cramer悖论之前,让我们先来考虑一个简单的情况。
两条直线交于一点。
反过来,过一点可以做两条不同的直线。
事实上,过一点可以做无数条直线。
确定一条直线需要两个点才够。
一切都很正常。
现在,考虑平面上的两条三次曲线。
由于将两个二元三次方程联立求解,最多可以得到9组不同的解,因此两条三次曲线最多有9个交点。另外,三次曲线的一般形式为
x^3+a·x^2·y+b·x·y^2+c·y^3+d·x^2+e·x·y+f·y^2+g·x+h·y+i=0
这里面一共有9个未知系数。
代入曲线上的9组不同的(x,y),我们就能得出9个方程,解出这9个未知系数,恢复出这个三次曲线的原貌。
也就是说,平面上的9个点唯一地确定了一个三次曲线。
这次貌似就出问题了:“两条三次曲线交于9个点”和“9个点唯一地确定一条三次曲线”怎么可能同时成立呢?
既然这9个点是两条三次曲线所共有的,那它们究竟会“唯一地”确定出哪条曲线呢?
在没有线性代数的年代,这是一个令人匪夷所思的问题。
Cramer和Euler是同一时代的两位大数学家。
他们曾就代数曲线问题有过不少信件交流。
上面这个问题就是1744年9月30日Cramer在给Euler的信中提出来的。
在信中,Cramer摆出了两个稍作思考便能看出显然成立的事实:一条三次曲线能用9个点唯一地确定下来,两条三次曲线可能产生出9个交点。
Cramer向Euler提出了自己的疑问:这两个结论怎么可能同时成立呢?
Euler心中的疑问不比Cramer的少。
接下来的几年里,他都在寻找这个矛盾产生的源头。
1748年,Euler发表了一篇题为Sururadiapparentedansdoedeslignescourbes(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。