「π日」說π:這麼複雜的一個數,誰算的?咋算的?

2021-02-07 果殼


這個時代,數學家們對π的其它特性的興趣,遠比π有多少位要濃厚。

比如,π是無理數——你只能不斷地靠近、卻永遠無法達到「真實」。算π算了好幾千年,卻發現「無理」竟然是深刻本性,π的神秘或許因此又多了一分。而且,它不僅僅是無理數(根號2也是無理數),還是「超越數」——它並不能表達為任何一個有理代數方程的根,跟整個有理數的世界都是割裂的,獨立高冷到一定境界。

著名數學家歐拉(Euler)提出π很可能是無理數,瑞士數學家朗伯(Johann Heinrich Lambert)在1761年首次給出了嚴密的證明,隨後,法國數學家勒讓德(Adrien-Marie Legendre)證明了π平方也是無理數;1882年,德國數學家林登曼(Ferdinand von Lindemann)給出了π是超越數的完備證明。

這期間,其實也是人們對於「數」本身的認識的深入,專注於這方面研究的高等數學,就是「數論」了。費馬、高斯、歐拉、朗伯、拉格朗日、勒讓德、黎曼等等考高數之前必拜防掛的著名數學家,就是這個領域的先鋒。

π也在那個年代,從圓與多邊形的幾何裡走了出來,走入了純數學的領域。研究數論的那幫人,即使不算π,和它也是有著不小的聯繫——要論最特別的「數」,π和自然對數e確實當仁不讓。最有名的問題之一,「巴塞爾問題」,計算所有平方數的倒數的和,看起來跟幾何毫無聯繫,但歐拉給出的最終解,竟然是π2/6。

被評為「最美公式」的歐拉恆等式裡面,也有π的身影


也是這個時代,π的名字才被正式確定下來。1706年,威爾斯數學家威廉·瓊斯(William Jones)第一次將希臘字母π作為圓周率的代稱,在這之前都是一個長長的拉丁名「quantitas in quam cum multiflicetur diameter, proveniet circumferencia」(「那個用直徑乘上它能得到周長的數」)。為什麼是π呢?大約是因為英語詞「圓周」(periphery)的發音,或許也是因為流行於英國西南部的康沃爾派(Cornish Pie)是圓的吧(誤)。這個簡潔的符號被歐拉所採用,遂流行於世。

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  • 圓周率π的計算曆程
    π 的研究,在一定程度上反映這個地區或時代的數學水平。德國數學史家康託說:「歷史上一個國家所算得的圓周率的準確程度,可以作為衡量這個國家當時數學發展水平的指標。」直到19世紀初,求圓周率的值應該說是數學中的頭號難題。為求得圓周率的值,人類走過了漫長而曲折的道路,它的歷史是饒有趣味的。我們可以將這一計算曆程分為幾個階段。  通過實驗對 π 值進行估算,這是計算 π 的的第一階段。
  • 你是否誤解了π?除了數字,它還有……
    他在《中國科學技術史》卷三第19章幾何編中論祖衝之的密率說:「密率的分數是一個連分數漸近數,因此是一個非凡的成就。」1150年,印度數學家婆什迦羅得出π=3.14159265358979325有十七位準確數字。這是國外第一次打破祖衝之的記錄。17世紀初,德國人魯道夫用了幾乎一生的時間鑽研這個問題。
  • 3.14:神奇的 π 日背後的神奇數學
    華羅庚先生的生平與貢獻自然不必多說,在這裡只談談從他這本小冊子裡學到的關於圓周率 π 的一點知識和後來逐漸知道得更多關於 π 的一些趣事。 傳說華羅庚曾經講過一個故事:從前有個教書先生,平日喜歡喝酒。一天,他把學生們關在教室裡,要他們背誦圓周率,自己卻提了一壺酒到山上的寺廟找老和尚對飲去了。先生回來後,考問學生有沒有把圓周率背下來。
  • MIT科學家算出π=3.115
    不要感到奇怪,這個天體物理學家的真正目的並不是使π值更加精確,而是從引力波中尋找π值,從而驗證廣義相對論。巴比倫的數學家們至少在3700年前就估計了圓周與直徑之間的比率。它們把答案刻在一個簡單的泥板上:25/8,或者說3.125。
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    神奇的π眾所周知,圓周率π是⼀個圓的周⻓與直徑之⽐,⽽且不論圓的⼤⼩,這個⽐值是常數,永遠不變。圓周率的近似值 π ≈ 3.14 家喻戶曉,關於它的⽂章和書籍更是多不勝數。講故事才是激發興趣的第一要素3月14日, π 日, 偉大的科學家愛因斯坦在這一天出生,另一位偉大的物理學家霍金在這一天離世。
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    啥 「π Day」,我居然不知道,當然這個是小編編的,為什麼是 π Day,因為是3月14日(3.14),而π的值保留兩位小數時應為兩位小數3.14。當然,實際π值為無數小數位數:3.14159265359…,直到永遠。這就是為什麼它被稱為無理數。