数学圆周率的故事
2018-11-14 14:58:02 责任编辑:玩世不恭 10人 2031人
说到圆周率大家肯定都不陌生圆周率(Pi)是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示,是一个在数学及物理学中普遍存在的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比。那么圆周率的故事大家知道多少呢?下面梦悠小编就给大家讲解数学故事圆周率吧。
一、圆周率的故事
是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。在分析学里,π可以严格地定义为满足sinx=0的最小正实数x。
圆周率用希腊字母π(读作pài)表示,是一个常数(约等于3.141592654),是代表圆周长和直径的比值。它是一个无理数,即无限不循环小数。在日常生活中,通常都用3.14代表圆周率去进行近似计算。而用十位小数3.141592654便足以应付一般计算。即使是工程师或物理学家要进行较精密的计算,充其量也只需取值至小数点后几百个位。
1965年,英国数学家约翰•沃利斯(JohnWallis)出版了一本数学专著,其中他推导出一个公式,发现圆周率等于无穷个分数相乘的积。2015年,罗切斯特大学的科学家们在氢原子能级的量子力学计算中发现了圆周率相同的公式。
二、数学故事圆周率的实验时期
一块古巴比伦石匾(约产于公元前1900年至1600年)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(RhindMathematicalPapyrus)也表明圆周率等于分数16/9的平方,约等于3.1605。埃及人似乎在更早的时候就知道圆周率了。英国作家JohnTaylor(1781–1864)在其名著《金字塔》(《TheGreatPyramid:Whywasitbuilt,andwhobuiltit?》)中指出,造于公元前2500年左右的胡夫金字塔和圆周率有关。
例如,金字塔的周长和高度之比等于圆周率的两倍,正好等于圆的周长和半径之比。公元前800至600年成文的古印度宗教巨著《百道梵书》(SatapathaBrahmana)显示了圆周率等于分数339/108,约等于3.139。
三、圆周率故事:电子计算机时代
电子计算机的出现使π值计算有了突飞猛进的发展。1949年,美国制造的世上首部电脑-ENIAC(ElectronicNumericalIntegratorAndComputer)在阿伯丁试验场启用了。次年,里特韦斯纳、冯纽曼和梅卓普利斯利用这部电脑,计算出π的2037个小数位。这部电脑只用了70小时就完成了这项工作,扣除插入打孔卡所花的时间,等于平均两分钟算出一位数。
五年后,IBMNORC(海军兵器研究计算机)只用了13分钟,就算出π的3089个小数位。科技不断进步,电脑的运算速度也越来越快,在60年代至70年代,随着美、英、法的电脑科学家不断地进行电脑上的竞争,π的值也越来越精确。在1973年,JeanGuilloud和MartinBouyer以电脑CDC7600发现了π的第一百万个小数位。
在1976年,新的突破出现了。萨拉明(EugeneSalamin)发表了一条新的公式,那是一条二次收敛算则,也就是说每经过一次计算,有效数字就会倍增。高斯以前也发现了一条类似的公式,但十分复杂,在那没有电脑的时代是不可行的。这算法被称为布伦特-萨拉明(或萨拉明-布伦特)演算法,亦称高斯-勒让德演算法。
四、圆周率故事:记号的发明
是第十六个希腊字母的小写。这个符号,亦是希腊语περιφρεια(表示周边,地域,圆周等意思)的首字母。1706年英国数学家威廉•琼斯(WilliamJones,1675-1749)最先使用“π”来表示圆周率。1736年,瑞士大数学家欧拉也开始用表示圆周率。从此,便成了圆周率的代名词。
要注意不可把和其大写Π混用,后者是指连乘的意思。
