國際圓周率日,這樣做你也能自己驗證π!

2020-12-06 知識就是力量

撰文/段玉佩

本文選自《知識就是力量》雜誌

你或許已經知道或者學過,數學計算中有一個關於圓形計算的常數「Pi(一般用希臘字母π表示)」,你甚至能夠背誦一長串它的數值,3.141592653…

但是,你知道Pi是怎麼來的嗎?知其然,也要知其所以然。今天是「圓周率日」。就讓我們就通過一些簡單的活動,一起探索Pi的秘密吧!

活動用具

圓形模板、硬紙板、剪刀、固體膠棒、捲尺、軟繩(絲帶也可以)、計算器。

固體膠棒

捲尺

剪刀

活動步驟

Step1

畫一個圓,列印出我們所需的圓形。然後沿著線的外沿剪下來。為了操作的方便,建議把這個剪下來的圓貼在硬紙板上,再沿著圓的邊線,剪下來一個硬圓板。

Step2

找一根軟繩,沿著硬圓板的外部邊界繞一圈,首尾相接之後,這個軟繩的長度就是硬圓板圓的周長了。

Step3

把軟繩拿下來,用尺子量一量長度,是不是將近55.88釐米的長度?(註:圖中的捲尺應用單位為英寸,1英寸=2.54釐米)

Step4

接下來,讓我們用尺子量一量這個圓的直徑,你需要做的,只是將這把尺子穿過圓心就可以了。然後,通過讀取直尺和圓的兩端相交位置的數字,計算出直徑的長度。

Step5

計算Pi值。

測量法:

你可以多次實地測量圓的直徑,然後看看這個數字和圓的周長的關係。基本上每次都是3.14左右,對不對?

除法:

用55.88的周長,除以直徑17.78,等於3.14。

代數法:

我們知道圓的周長等於Pi(一個常數)乘以直徑,所以代入相應的數字,求常數即可。

活動升級

用微積分的思想方法求Pi

首先,重新掃描二維碼列印圓形模板。在圓的外面,畫一個正方形,正方形的四條邊,都與圓相切,將這個正方形的對角線畫出,你會發現它們均過圓心。將兩條對角線與圓相交形成的四個點連接起來,在圓的內部,會得到一個小的正方形。

下面,讓我們假設,圓的直徑是單位1,那麼大的正方形的周長就是4,圓的半徑就是0.5。利用勾股定理,可以計算出來小正方形的邊長為0.7。

想像一下,外界的大正方形和內部的小正方形的周長什麼時候才能無限趨近於中間這個圓的周長呢?那就是把正方形的邊不斷增加,從四邊形增加為六邊形,從六邊形增加為八邊形,從八邊形增加為十邊形……當外部的正方形的邊不斷增加,它的周長就不斷減小,就越趨近於裡面的圓;而對於小正方形來說,邊數不斷增加,那麼周長就不斷增大,就越趨近於外面的圓。最後的理想情況就是兩個正多邊形和中間的這個圓完全重合,那麼它們兩個的邊長之和再除以2,就等於圓的周長了。這個思想,就是微積分的思想。

四邊形,六邊形,八邊形,十邊形……的周長,我們都可以計算出來,所以,如果能計算的邊數越多,所能得到的圓的周長就越精確,而通過這個方法,能夠得到的Pi的值,也就越精確。快來試試吧!

Pi確實是一個有魔力的數字,你可以尋找生活中隨處可見的圓形來進一步探索:量一量光碟的直徑、算一算汽車輪胎的周長、看一看城市裡的摩天輪多長時間才能轉一圈。這些問題,有了Pi,都能解決!

相關焦點

  • 3.14圓周率日,原來你是這樣有趣的π!
    不不不,今天還是一個特殊的節日,國際數學協會設立的國際數學日,也叫圓周率日、π日。原因很簡單,π約等於3.14嘛!我們唯一能確定的是,要把圓周率計算到這個精度,需要做圓的內接24576邊形,在阿拉伯數字都還沒有出現的年代,僅憑簡陋的算籌能得出這個數,其艱辛可想而知。
  • 【圓周率日】你還記得π嗎?
    今天是圓周率日你還記得π嗎?記者在淮安街頭進行了街採聽聽淮安的小大哥、小大姐們都怎麼說▼▼▼關於π,你了解多少呢?π≈3.141592653589793238462643383279502884197169399……  圓周率(Pi)是圓的周長與直徑的比值,一般用希臘字母π表示,是一個在數學及物理學中普遍存在的數學常數。π也等於圓形之面積與半徑平方之比,是精確計算圓周長、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值。
  • 圓周率的涵義你知多少(四):π的音樂、π的文學
    每年3月14日國際π節時,人們常常圍繞著一個圓形廣場或大圓桌,穿著印有π的體恤衫、戴著印有π的頭帽,跑呀、跳啊,吃著「派」煎餅,奏著π的音樂、唱著π的歌曲。有人可能會問,什麼是π的音樂、π的歌曲?π的音樂歌曲指用是用π的一連串數字為基準而編輯而成的音樂歌曲。
  • 國際圓周率日:3.14159……你能背出幾位數?(圖)
    中新網3月14日電 3月14日是什麼日子?很多人被搞得一頭霧水。您知道「國際圓周率日」嗎?圓周率?沒錯,就是π!3.141592653……  今天,也就是3月14日,是國際圓周率日,也是國際數學節。早在2011年,國際數學協會正式宣布,將每年的3月14日設為國際數學節,來源則是中國古代數學家祖衝之的圓周率。
  • 3月14日——國際數學節(圓周率日)
    在數學老師眼裡這天是個偉大的節日——國際數學節(圓周率日)2009 年美國眾議院正式通過將每年的3月14號設定為「圓周率日」(Pi day),儘管除讀音相同以外,Pi與Pie(派,一種食物)並無聯繫。人們還是樂於在圓周率日這一天烹製一塊派,在上面擺上π的標誌。
  • 圓周率π的計算曆程
    在印度,公元前六世紀,曾取 π= √10 = 3.162。在我國東、西漢之交,新朝王莽令劉歆製造量的容器――律嘉量斛。劉歆在製造標準容器的過程中就需要用到圓周率的值。為此,他大約也是通過做實驗,得到一些關於圓周率的並不劃一的近似值。現在根據銘文推算,其計算值分別取為3.1547,3.1992,3.1498,3.2031比徑一周三的古率已有所進步。
  • 3·14「π日狂歡節」男作圓周率神曲向理科女表白
    揚子晚報  科學青年教你過個有意思的節日  由於3·14這一特殊的含義,美國已經通過立法的形式,將其作為法定日「圓周率日」,而這一個節日,就是科學Geek們眼中一年一度的「π日狂歡節」。  對於匯集了各路科學小青年的果殼網來說,大家聚在網絡上共同探討過節的場景,無疑充滿了喜感。
  • 有關圓周率π,你不知道的n個事實
    很有shǐ的feel為了防止模友被小天做的派噁心到,超模君決定自己動手了,精心準備了一頓名為「關於π你所不知道的N個事實」的大餐,下面各位模友可以盡情享用啦1748年,歐拉的代表作《無窮小分析引論》出版,在這本著作裡,歐拉建議用符號「π」來表示圓周率,並且直接在裡面使用了π。在歐拉的積極倡導下,π終於成為了圓周率的代名詞。
  • 3·14世界圓周率日,為π過一個生日
    除了歐拉公式,這8個數學公式也足夠美麗且神奇今天是3·14世界圓周率日,原來π這麼有趣!今天是3·14世界圓周率日,原來π這麼有趣!⬆⬆⬆近年來,為慶祝「圓周率日」大家會這一天吃派或是做一些簡單有趣的小遊戲在π的節日裡願你的幸福和快樂也如同π一樣一直沒有盡頭
  • 追尋蘊藏在圓周率 π 之中的無限美麗
    如果你把這些小數轉換成字母,這些字母可以組成任何一個存在的單詞,這些字母可以是嬰兒發出的第一個音節,可以是你心上人的名字,可以是你這一生中的所有故事的描寫,可以是我們說過的或者做過的每一件事情。世界上所有無限的可能性都存在於這個簡單的圓裡。現在你將如何處理這些信息;它有什麼好處?這取決於你…」這樣極具戲劇的一幕,雖並不準確(馬上就會談到),也讓我稱讚不已。
  • 【3.14】圓周率日:π究竟牛B在哪裡?
    今天是 3 月 14 日。而圓周率 π 就約等於 3.14,因此這一天被設為了圓周率日。
  • 圓周率的涵義你知多少(二):π與量子力學
    由於篇幅所限,未能具體討論圓周率π在現代科學技術中的具體應用。在這篇文章裡,我們具體列舉一些圓周率π在量子力學中的應用,算是前面文章的續篇。也許,通過π在量子力學中的應用,你還可以具體地了解一點量子力學。黑體輻射黑體輻射指處於熱力學平衡態的黑體發出的電磁輻射。黑體輻射的電磁波譜只取決於黑體的溫度。
  • 美媒:「圓周率日」了解π 揭開數學的秘密
    參考消息網3月17日報導 美國《紐約時報》3月14日刊發一篇文章,題為:不要指望數學有意義——在π日,慶祝數學之謎。每年的3月14日被定為圓周率(π)日,為的是向這個數學常數致敬。2015年3月14日是百年一遇的機會,「15」年使得這一天恰好與圓周率十進位展開式中的前五個數字3.1415相吻合。一般的慶祝活動包括吃派(因與π諧音)。不過,紀念這一天的更好方式也許是,試著去了解π到底是什麼,以及為什麼它一直如此重要。π是無理數,也就是說它不能表示成兩個整數之比。它是無法確切寫出來的:它是十進位下的無限不循環小數。
  • 今天圓周率日 你一定背過3.1415926
    嗯,今天是國際圓周率日。如果現在突然要你背π的值,你能背到幾位?
  • 今天圓周率日:你一定背過 3.1415926
    今天是國際圓周率日。如果現在突然要你背π的值,你能背到幾位?我大概可以背到20多位:3.1415926535897932384626(小編對著蒼天發誓:這絕對是背出來的)。話說回來,只要能記得3.1415926,回到古代就夠你用的了。圓周率是什麼?
  • 學了這麼多年數學,什麼是π?不是圓周率!
    你了解π嗎?或許你只會3.1415926535……如果我們繼續這樣算下去,算到死也算不完什麼是π?π是希臘字母,用於表示最廣為人知的數學常數——圓周率根據定義,圓周率是圓周長與其直徑之比換句話說,π=周長除以直徑(π= c / d)這個數字大約等於
  • 圓周率π:究竟牛B在哪裡?
    >因為圓周率 π 約等於 3.14,每年的3月14日就被設為了圓周率日。而2015年的今天更是「世紀π日」:3(月).14(日)15(年)大家或許會好奇,π 究竟哪點吸引人了,能夠讓數學家們對它痴迷到如此地步?其實,π 本身的存在就是一個奇蹟:不管一個圓有多大,它的周長和直徑之比總是一個固定的數,它就是 3.141592653589793 … ,是一個無限不循環小數。我們把這個數就叫做圓周率,用希臘字母 π 來表示。
  • 3·14圓周率日丨π,一個神奇的無限不循環小數……
    圓周率π是我們從小學起就非常熟悉的數字,代表了一個圓的周長與它的直徑之比。眾所周知,圓周率自誕生伊始,便與人類「糾纏」了近4000年。而π,在希臘字母中排行第16位,是希臘語περιφρεια(邊界、圓周之意)的首字母。
  • 圓周率π的計算曆程及各種腦洞大開的估計方法
    對此,有人曾嘲笑他說:數學史在記錄了諸如阿基米德、費馬等人的著作之餘,也將會擠出那麼一、二行的篇幅來記述1873年前謝克斯曾把 π 計算到小數707位這件事。這樣,他也許會覺得自己的生命沒有虛度。如果確實是這樣的話,他的目的達到了。1948年1月弗格森和倫奇兩人共同發表有808位正確小數的 π 。這是人工計算 π 的最高記錄。
  • 知否| 今天圓周率日 你一定背過3.1415926!
    如果現在突然要你背π的值,你能背到幾位?我大概可以背到20多位:3.1415926535897932384626(小編對著蒼天發誓:這絕對是背出來的)。話說回來,只要能記得3.1415926,回到古代就夠你用的了。圓周率是什麼?