3.14,这是圆周率的近似值 。以是(3月14日)也被确定为圆周率日。
今天,我们就来说说圆周率的传奇吧。
圆可能是自然界中最常见的图形了,人们很早就注意到,圆的周长与直径之比是个常数,这个常数就是圆周率,现在通常记为π,它是最主要的数学常数之一。
关于π最早的文字纪录来自公元前2000年前后的古巴比伦人,它们以为π=3.125,而古埃及人使用π=3.1605。
中国古籍里纪录有“圆径一而周三”,即π=3,这也是《圣经》旧约中所纪录的π值。
在古印度耆那教的经典中,可以找到π≈3.1622的说法。
这些早期的π值大要都是通过丈量圆周长,再丈量圆的直径,相除获得的估计值。
由于在那时,圆周长无法准确丈量出来,想要通过估算法获得正确的π值固然也不可能。
到了公元前3世纪,古希腊大数学家阿基米德第一个给出了盘算圆周率π的科学方式:圆内接(或外切)正多边形的周长是可以正确盘算的,而随着正多边形边数的增添,会越来越靠近圆,那么多边形的周长也会越来越靠近圆周长。阿基米德用圆的内接和外切正多边形的周长给出圆周率的下界和上界,正多边形的边数越多,盘算出π值的精度越高。
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阿基米德从正六边形出发,逐次加倍正多边形的边数,行使勾股定理(西方称为毕达哥拉斯定理),就可求得边数加倍后的正多边形的边长。
因此,随着边数的不停加倍,阿基米德的方式原则上可以算出随便精度的π值。他本人盘算到正96边形,得出223/71<π<22/7,即π值在3.140 845与3.142 857之间。在西方,后人一直使用阿基米德的方式盘算圆周率,差不多使用了19个世纪。
鲁道夫墓上刻有盘算到小数点后35位的π值
无独有偶,中国三国时期的数学家刘徽,在对《九章算术》作注时,在公元264年给出了类似的算法,并称其为割圆术。所差别的是,刘徽是通过用圆内接正多边形的面积来逐步迫近圆面积来盘算圆周率的。约公元480年,南北朝时期的大科学家祖冲之就用割圆术算出了3.141 592 6<π<3.141 592 7,这个π值已经准确到7位小数,缔造了圆周率盘算的世界纪录。
17世纪之前,盘算圆周率基本上都是用上述几何方式(割圆术),德国的鲁道夫·范·科伊伦破费大半生时间,盘算了正262边形的周长,于1610年将π值盘算到小数点后35位。德国人因此将圆周率称为“鲁道夫数”。
关于π值的研究,革命性的变化泛起在17世纪发现微积分时,微积分和幂级数睁开的连系导致了用无限级数来盘算π值的剖析方式,这就抛开了盘算繁杂的割圆术。
那些微积分的先驱如帕斯卡、牛顿、莱布尼茨等都对π值的盘算做出了孝敬。1706年,英国数学家梅钦得出了现今以其名字命名的公式,给出了π值的第一个快速算法。
梅钦因此把π值盘算到了小数点后100位。以后又发现了许多类似的公式,π的盘算精度也越来越高。1874年,英国的谢克斯花15年时间将π盘算到了小数点后707位,这是人工盘算π值的最高纪录,被记录在巴黎发现宫的π大厅。惋惜厥后发现其效果从528位最先出错了。
电子盘算机泛起后,人们最先行使它来盘算圆周率π的数值,今后,π的数值长度以惊人的速度扩展着:1949年算至小数点后2037位,1973年算至100万位,1983年算至1000万位,1987年算至1亿位,2002年算至1万亿位,至2011年,已算至小数点后10万亿位。
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