第8章 仿射變換的降維打擊

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顧知夏還處於怔愣之中,幾乎是下意識地,便將手中的自動鉛筆遞了過去。

陳啟明接過筆。

他的筆尖,精準地落在了剛才他手指輕點的那片空白處。

“你覺得這道題難,”陳啟明開口了,聲音不大,卻如同驚雷般在王宇和顧知夏的耳邊炸響,“是因為你的思維,被禁錮在了代數計算的牢籠裡。而它的本質,是幾何。”

話音未落,他的筆,動了!

沒有設方程,他隻是在草稿紙上,以驚人的速度和精度,徒手畫出了一個完美的直角坐標係和一條弧度無可挑剔的拋物線!

“看這裡,”這一次,他的話是專門對顧知夏說的,語氣溫和而清晰,徹底將身旁臉色鐵青的王宇當成了空氣,“這道題,考核的不是你的計算能力,而是思維能力。

“橢圓的標準方程是x2\/a2+y2\/b2=1,這道題目之所以計算量大呢,除了設的直線本身也含未知數k,b,也因為橢圓的a和b不相等,於是導致所有的斜率、距離計算都變得異常複雜。但如果……他是一個圓呢?”

“圓?”顧知夏下意識地重複了一句,腦子依然有些短路。

“對,一個圓。”

陳啟明在第一個坐標係的旁邊,閃電般畫出了第二個同樣完美的直角坐標係。這一次,他在其中畫下了一個正圓。

“我們來做一次‘升維’,或者說,換一個‘視角’來看它。”陳啟明一邊說,手中的筆一邊在草稿紙上寫下一行簡單的變換式,“就像換元那樣,令x=x,y=y*a\/b。不過一般都把這種叫做‘仿射變換’。”

他的筆尖在變換式上輕輕一點,然後指向那個橢圓。

“在這個變換下,你來看,原先橢圓上的任意一點P(x,y),會變成什麼?”

顧知夏的腦子在陳啟明的引x導下,開始飛速運轉。她看著那個變換式,將點的坐標代入……

x2+y2=x2+y2*a2\/b2

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這個結果似乎沒什麼意義……她再次陷入了迷茫。

王宇在一旁,死死地盯著那行變換式,眉頭緊鎖。仿射變換?這是什麼東西?高中數學裡根本沒有教過!這小子是在故弄玄虛吧?一定是!他強行壓下內心的驚濤駭浪,冷哼一聲,試圖找回場子:“裝神弄鬼,直接聯立方程靠韋達定理不是更直接?搞這些沒用的東西……”

他的話還沒說完,就被陳啟明接下來的動作徹底噎了回去。

陳啟明根本沒看他,仿佛他的存在就是一粒微不足道的塵埃。他隻是對顧知夏溫和地笑了笑,提點道:“別急,你再看看橢圓的原始方程。”

原始方程……x2\/a2+y2\/b2=1

顧知夏的目光在這兩個公式之間來回跳轉。

x2+y2=x2+y2*a2\/b2

x2\/a2+y2\/b2=1→b2x2+a2y2=a2b2

忽然,一道閃電劃破了她腦海中的混沌!

如果……如果將第一個式子裡的x2和y2用第二個式子裡的關係來表示……不,不對!

陳啟明似乎看穿了她的困惑,筆尖輕輕一動,在x2\/a2+y2\/b2=1的兩邊同時乘以a2

於是,方程變成了:x2+y2*a2\/b2=a2

顧知夏的眼睛瞬間瞪圓了!

左邊……左邊這一項,不就是剛才她算出來的x2+y2嗎?!

所以……x2+y2=a2!

這……這是一個半徑為a的標準圓的方程!

“轟!”

顧知夏隻覺得自己的整個世界觀都被顛覆了。

原來,那個令人望而生畏、計算繁瑣的橢圓,隻需要通過一個簡單的坐標拉伸,就能變回一個最完美、最和諧、性質最簡單的圖形——圓!

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