你知道嗎,芝麻不但能做香噴噴的芝麻餅,還可以用來算圓周率π=3.14159!歷史上的數學家和科學家提出過非常多計算圓周率的方法,比如割圓法、級數展開法等等。今天我們介紹一種在家用一把芝麻就能動手操作的實驗方法,來測量圓周率的值。
我們知道,圓的周長等於 π 乘以直徑 d,圓的面積等於 π 乘以半徑 r 的平方,圓周率 π 是3.14159265358979…… 但是最初的時候,人類並不知道圓周率是多少,那麼如何通過一把芝麻來算圓周率呢?
步驟一
首先,準備一張白紙,在上面畫一個邊長為10釐米的正方形。然後用圓規,在正方形內部畫一個半徑為5釐米的圓形。如下圖所示:
步驟二
將白紙平放在桌面上。拿出一把芝麻,慢慢從離紙面約40釐米的高度往下撒,使得芝麻儘量均勻分布於紙面。如下圖:
步驟三
用直尺先將正方形以外的芝麻刮去。
步驟四
將剩下的芝麻分為兩部分:圓內的一部分,圓外的一部分。分別數出兩部分的個數,或稱出重量,分別記為 M1 和 M2。
步驟五
由於芝麻是均勻分布在紙面上的,所以芝麻個數的比,就是面積的比值。
正方形的面積是 10*10 平方釐米,所含芝麻的個數為M1+M2;
圓的面積是 π*5*5 平方釐米,所含芝麻的個數為M1。
因此,
從而我們就可以計算出圓周率π的值為
計算的準確性取決於芝麻的多少,還有撒芝麻時候,手法的控制:儘量保證在紙面上正方形區域內均勻分布。我在家試了幾次,結果分別如下:
可見,當我們用越多的芝麻的時候,越接近於真實的π值。
這種方法的本質是利用均勻概率分布和面積的關係,基於圓和正方形的面積公式,從而得到圓周率π的表達式。家裡有芝麻的話,可以動手試試喲!
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