今天是国际圆周率日。
如果现在突然要你背π的值,
你能背到几位?
我大概可以背到20多位:
3.1415926535897932384626
(科普君对着苍天发誓:
这绝对不是背出来的)。
那除了这几个数字,你对圆周率的了解又有多少呢?今天科普君就带各位来认识一下圆周率吧~
圆周率是什么?
圆周率是圆周长与直径的比值,也是圆形面积与半径平方的比,用一个希腊字母π来表示,是一个在数学及物理学中普遍存在的数学常数。
π是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值,是一个无理数。在日常生活中,通常使用3.14代表圆周率去进行近似计算,而3.1415926536已经足以满足一般计算。
在2011年,国际数学协会正式宣布,将每年的3月14日设为国际圆周率日。
我国古代伟大的数学家祖冲之,是世界上第一个将“圆周率”精算到小数第七位,即在3.1415926和3.1415927之间。他提出的“祖率”对数学的研究有重大贡献。直到16世纪,阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了这一纪录。
如何算出π
圆周率(
)一般定义为一个圆形的周长(
)与直径(
)之比:
,或直接定义为单位圆的周长的一半。
由相似图形的性质可知,对于任何圆形,
的值都是一样,这样就定义出常数
。
人们是利用一些常用的刻度尺和其他的测量工具,或自制的圆来探索圆周率的,还处于圆周率探索初期,它的计算方法和测量工具相对来说都不是很科学。
所以数学家们开始想方设法通过另外一种方式去证实π是个常数。
圆周率的发展
对于圆周率的研究,在人类历史上很早就开始了,并且有不少人贡献了自己许多的精力。
公元前1900-1600年
约于公元前1900-1600年,一块古巴比伦石匾清楚地记载了圆周率 = 25/8 = 3.125。同一时期的古埃及文物,莱因德数学纸草书(公元前1650年左右)也表明圆周率等于分数16/9的平方,约等于3.1605。
阿基米德
接下来,我们得聊聊那个要用竹竿翘起地球的阿基米德(公元前287年—公元前212年)。
阿基米德是个大数学家,他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:他从正六边形开始,逐次加倍正多边形的边数,再借助勾股定理改进圆周率的下界和上界,就这样一直算到正96边形,计算出圆周率的下界和上界分别为223/71和22/7(3.140845到3.142857),并取它们的平均值3.141851为圆周率的近似值。
这就是割圆法。阿基米德的计算,让欧洲人用了十多个世纪。
张衡
而在遥远的东方,中国古代也一直在研究这个奇妙的数字。公元前2世纪的中国古算书《周髀算经》,其中已经有“径一而周三”的记载,即是说π等于3。
东汉时期,有一位天文学家、数学家、发明家、文学家张衡(78年—139年),他不仅发明了浑天仪、地动仪,还得出圆周率约等于10的开方(约3.162)。
刘徽
到了魏晋时期,大数学家刘徽(约225年—约295年)提出了"割圆术",即将圆周用内接或外切正多边形穷竭的一种求圆面积和圆周长的方法。
刘徽先从圆内接正六边形,逐次分割一直算到圆内接正192边形,得出圆周率=3.14之后,继续割圆到1536边形,求出3072边形的面积。
刘徽最后计算出,圆周率约等于3.1416。
祖冲之
到南北朝时期,祖冲之(公元429-500年)在刘徽基础上继续割圆,他割到了24576边型,最终得出圆周率在3.1415926和3.1415927之间的结论。
祖冲之成为世界上第一位将圆周率值计算到小数第7位的科学家。
卡西初和鲁道夫
到了15世纪,阿拉伯数学家卡西初求得圆周率17位精确小数值,这才打破祖冲之保持了近千年的纪录。数学家鲁道夫·范·科伊伦(Ludolph van Ceulen,1540年1月28日—1610年12月31日)于1596年将π值算到20位小数值,后投入毕生精力,于1610年算到小数后35位数,所以该数值以他的名字称为鲁道夫数。
电脑时代的十万亿位
随着电脑的诞生,让圆周率的计算得以进一步加强。
1946年2月14日,世界上第一台通用计算机ENIAC诞生,这也是继ABC(阿塔纳索夫-贝瑞计算机)之后的第二台电子计算机。
1949年,冯·诺依曼等科学家利用这部电脑计算出π的2037个小数位。
1973年,Jean Guilloud和Martin Bouyer以电脑CDC-7600发现了π的第一百万个小数位。
1989年美国哥伦比亚大学研究人员用克雷-2型(Cray-2)和IBM-3090/VF型巨型电子计算机,计算出π值小数点后4.8亿位数,而后又继续算到小数点后10.1亿位数。
2010年1月7日,法国工程师法布里斯·贝拉将圆周率算到小数点后27000亿位。
2011年10月16日,日本人近藤茂利用家中电脑将圆周率计算到小数点后10万亿位。
圆周率日的由来和庆祝方式
圆周率日是一年一度的庆祝数学常数π的节日,时间被定在3月14日。
通常是在下午1时59分庆祝,以象征圆周率的六位近似值3.14159,有时甚至精确到26秒,以象征圆周率的八位近似值3.1415926;习惯24小时记时的人在凌晨1时59分或者下午3时9分(15时9分)庆祝。全球各地的一些大学数学系在这天举办派对。
圆周率日的庆祝方式
庆祝圆周率日的方式有很多,比如吃派,喝一种名字中含有“pi”的鸡尾酒(piña colada),玩和pi 发音相近的彩罐游戏(piñata)。
这一天常见的庆祝方式包括:
1. 阅读π的悠久历史,学习有关π的数学知识。
2. 背诵π。π是无理数,很多人通过背诵π小数点后面的数字来表现记忆力。日本人Akira Haraguchi在2005年将π背到了小数点后第 83431 位。
3. 计算圆周率。2009年,法国著名程序员Fabr ice Bellard用个人PC,耗时116天,计算到了PI的小数点后第2.7万亿位打破了由超级计算机保持的圆周率运算记录。同时Fabrice Bellard在圆周率算法方面也有着惊人的成就,1997年他提出了最快圆周率算法公式。
4. 观看与π相关的电影,比如《死亡密码 π》(1998年讲述一个偏执数学家故事的惊悚电影)、《少年派的奇幻漂流》(一个名为pi的少年的冒险故事)。
5. 做一个以π为主题的派。
6. 欣赏以π为主题的音乐,例如圆周率之歌。
好啦讲了这么多,
在最后,
科普君给出一下π的767位,
大家感兴趣或者没事的时候,
可以翻出来背一背噢~
3.14159265358979323846264338327950288419716939937510582097494459230781640628620899862803482534211706798214808651328230664709384460955058223172535940812848111745028410270193852110555964462294895493038196442881097566593344612847564823378678316527120190914564856692346034861045432664821339360726024914127372458700660631558817488152092096282925409171536436789259036001133053054882046652138414695194151160943305727036575959195309218611738193261179310511854807446237996274956735188575272489122793818301194912983367336244065664308602139494639522473719070217986094370277053921717629317675238467481846766940513200056812714526356082778577134275778960917363717872146844090122495343014654958537105079227968925892354201995611212902196086403441815981362977477130996051870721134999999……
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编辑:Carine
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