圓周率日說圓周率

2021-02-15 職業數學家在民間

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今天是圓周率日,我們來談談圓周率,中國人對圓周率的熟悉,很大程度上來自南北朝時期數學家祖衝之(公元480年)對圓周率的計算,他的結果是圓周率介於3.1415926和3.1415927之間,這個事情一直為國人所津津樂道,甚至寫進了數學教科書。

其實祖衝之計算圓周率的方法就是用內接和外接多邊形逼近圓,這種方法稱為割圓法,在西方為阿基米德首創,在中國是劉徽首創,他們兩人算的圓周率近似值分別是3.141851和3.141024。

還值得一提的是,17世紀的德國數學家魯道夫·科伊倫,用(2的62次方)邊形,將圓周率計算到小數點後第35位

3.14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288

但是,從阿基米德,劉徽到祖衝之,魯道夫,計算圓周率的方法本質上沒有什麼不同。無非就是比誰的多邊形更接近圓,比比誰的計算更有耐性。

等到微積分來臨是,各種計算π的無窮級數,無窮乘積,連分數紛紛冒出來,比如Wallis公式:

還有梅欽公式

這個公式再加arctan x這個函數的泰勒展開式,英國數學家梅欽計算π值輕鬆地突破100位數大關。

很多國人認為祖衝之的結果領先西方八百多年,是一項偉大的數學工作。不可否認祖衝之那個年代計算圓周率很不容易,魯道夫更不容易,他是用盡畢生精力在算圓周率,(2的62次方)邊形,算到小數點後第35位,想想都可怕。但是,不論他們的工作有多艱辛,多龐大,多複雜,在當時多麼領先,多麼輝煌,到來梅欽公式或者Wallis公式面前,立刻都黯然失色了,完全過時了,失去了全部的學習意義,淪為一段歷史記載了。

時至今日,即使是梅欽公式在數學專業學生眼裡也是非常偏的內容了,除非是專門學相關的分支方向。至於Wallis公式,在學微積分或數學分析的時候,也是可講可不講的一個推論,它是很經典,但絕不是微積分裡面的重要內容,微積分裡面更重要的東西太多太多了。

不過,數學中有些東西是永遠不會過時的,比如歐幾裡德關於素數無限性的證明。其實,我認為這個證明並不困難,一個稍微有些數學才華的中學生完全可以獨立證明出來。但是,就是這個無比簡單的證明,被寫進了每一本基礎數論教科書,供一代又一代的數學學徒瞻仰。

總之,真正重要的數學工作,它不一定是很困難的,而很困難的工作,也未必重要。

除了圓周率的徒手計算,類似的例子還有歷史上有人給出了正257邊形尺規作圖法,長達80多頁,後來又有人用尺規作出了正65537邊形,其手稿有整整一隻手提箱,現在還保存在哥廷根大學。

時至今日,別說這些具體的尺規作圖問題,就是尺規作圖作為整個數學話題也已經沒有什麼學習意義了,唯獨剩下學抽象代數中域理論的時候有些歷史指導意義,不是也是可有可無的,絲毫不妨礙你學抽象代數。

不知道現在中學還有沒有教尺規作圖,我是建議刪了吧,或者簡單提一提。

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    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?
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    就像我們的圓周率一樣。圓周率也是無限的。一些科學家認為如果能夠解開圓周率,那宇宙的奧秘恐怕也就能知曉了。圓周率自南北朝時期由我國著名數學家祖衝之算得一二。雖然說劉徽是最初算圓周率的人,但時祖衝之將之精確到小數點後七位的。這一次咱們不談論祖衝之,咱只談論他所精確的圓周率。一直到現在圓周率已被谷歌這個公司算到了31.4萬億位了。
  • 圓周率的計算依據是什麼?
    在古代的數學史上,圓周率的研究和計算一定程度上反應了當時的數學水平。古希臘阿基米德,阿拉伯的卡西,古印度阿耶波多,古代中國祖衝之和劉徽等等數學家,都致力於圓周率的研究和計算,先後給出了圓周率的估值。劉徽等人使用的是割圓術:使用內接於圓的正多邊形逼近圓,多邊形的邊數越多,其周長與面積也越接近圓。思路很簡單,但其計算量是個不小的挑戰。也似乎在計算前,缺少了對計算的論證。
  • 圓周率計算已經達到數萬億位,為何數學家還在繼續計算圓周率?
    圓周率算法圓周率是數學中最重要的常數之一,現在的計算機可以很輕鬆地計算圓周率數萬億位,在計算機沒有誕生以前,數學家計算圓周率經歷了幾何算法和分析算法,計算效率非常低。比如圓周率在德國又叫做魯道夫數,原因是十七世紀,德國數學家魯道夫·范·科伊倫,在後半生的10多年時間裡,利用幾何算法把圓周率精確到小數點後35位。
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    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!於是有科學家想到了圓周率如果能夠利用圓周率完全隨機的數字來對數據進行加密那被破解的可能性將會非常小⬆⬆⬆以上三條只是研究意義的一小部分       華羅庚說:「宇宙之大、粒子之微、火箭之速、化工之巧、地球之變、生物之謎、日用之繁,無處不用數學。」
  • 你了解圓周率嗎?_天極網
    我們都知道,3月15日是「國際消費者權益日」,那你知道3月14日是什麼日子嗎?這一天是數學家和數學愛好者眼中的「圓周率日」,以此表達它們對圓周率這一神奇數字的無限讚美與崇敬。
  • 祖衝之與圓周率
    有一位德國數學家曾經這樣說過:「歷史上一個國家所得到的圓周率的精確程度,可以作為衡量這個國家當時數學發展水平的一個標誌。」祖衝之推算出的圓周率,精確到小數點以後第七位有效數字,是當時世界上最先進的圓周率,西方直到1573年才由德國奧託較為精確地計算出來,比祖衝之晚了1100多年!後來荷蘭人安託尼茲也算出這個近似分數,於是歐洲人就把這個稱為「密率」的近似分數叫 「安託尼茲率」。