對于圓周率π,從小學階段開始,我們就經(jīng)常碰到它。對于這樣一個十分熟悉的符號,你對它了解多少呢?所謂圓周率,就是一個圓的周長與其直徑的比值。對于任意的圓,不論它的直徑有多大,其周長與直徑的比值都是相同的,數(shù)學家們把這個比值叫做“圓周率”。首次用π表示圓周率的人
只用一個字母表示圓周率的diyi個人是德國巴伐利亞的奧爾夫大學數(shù)學教授斯圖姆(1635~1703),但他使用的字母不是π,而是e。他在1689年用e表示圓周率。
英國數(shù)學家威廉·瓊斯(1675~1749)在1706年出版的書上,首次用π表示圓周率。但是,他的做法并沒有立即得到人們的響應,直到1748年,經(jīng)過德國數(shù)學家哥德巴赫(1690~1764)等人的大力提倡,才逐漸被人們所接受。
Z早求圓周率π值的方法
隨著科學技術的不斷進步,求π的方法也越來越多,但歸納起來主要有4種,即割圓術、分析法“、沙—波法”和橢圓積分法。
Z早計算π值的方法應屬割圓術。所謂割圓術,就是通過增加圓內(nèi)接多邊形與外切多邊形的邊數(shù),使得兩個多邊形面積逐漸接近圓的面積,用多邊形的周長近似代替圓周長,從而求得圓周率的方法。
古希臘數(shù)學家阿基米德(公元前287~公元前212年)計算π值時,曾采用了這種割圓術,并在內(nèi)接多邊形與外切多邊形都是正96邊形的情況下,求出了圓周率π的大小范圍為是:223/71 π 22/7。這是人類用割圓術求π的Z早記錄。圓周率π的無理性
π是一個無理數(shù)。大約在15~16世紀,印度數(shù)學家尼拉堪塔(約15~16世紀)就確信π是無理數(shù)了,但他沒有給出證明。
到了18世紀,德國數(shù)學家蘭伯特(1728~1777)等人曾聲稱證明了π是無理數(shù),但是,他們的證明過程都不太嚴密,直到1794年,法國數(shù)學家勒讓德(1752~1833)在巴黎出版了《初等幾何》一書,該書對蘭伯特不嚴格的證明予以補證,并給出了π是無理數(shù)的嚴格證明,同時也給出了π2是無理數(shù)的嚴格證明。圓周率π的超越性
圓周率π是一個超越數(shù)。什么叫超越數(shù)呢?我們可以把所有的復數(shù)分為兩類,一類是能夠滿足某個有理系數(shù)代數(shù)方程的復數(shù),叫代數(shù)數(shù);另一類就是超越數(shù)。凡不是代數(shù)數(shù)的數(shù),就叫超越數(shù)。
關于圓周率π的超越性,勒讓德在《初等幾何》一書中曾經(jīng)提出過猜想,他在該書中寫到“:很有可能,數(shù)π不能包含在代數(shù)的無理數(shù)中,亦即它不能是其系數(shù)全部為有理數(shù)的有限項的代數(shù)方程的根”。直到1882年,這個猜想被德國數(shù)學家林德曼(1852~1939)證明。圓周率π值的進展情況
圓周率π的無理性和超越性的證明雖然不易,但是,與求π值這個問題相比較,它們只能說是“小巫見大巫”了,這是因為,求π值是一項永遠不能完成的工作。
人類Z早使用的圓周率π的近似值是3。
隨著科學技術的不斷進步,計算π的方法也越來越多,尤其是計算機問世以后,使得計算出來的π值的位數(shù)越來越多,精確度也越來越高。
在計算機問世之前,人們用“人工”算π的Z高紀錄是1121位,這是由美國數(shù)學家列維·史密斯和雷恩奇于1946年5月完成的。
1949年,在美國馬里蘭州阿伯丁的陸軍彈道研究所里,馮·諾伊曼等人用計算機算出了π的小數(shù)點后2048位。這是人類diyi次用計算機計算π值。從此,用計算機計算π值的“馬拉松”比賽宣布開始:
1988年1月,日本的金田康正和田村芳昭將π值計算到小數(shù)點后201326551位,為了打印出這個2億多位的π值,用了40366張打印紙,裝了20箱;
1989年9月,美國商用電器公司宣布,在該公司工作的美國哥倫比亞大學科學家丘德諾夫斯基兄弟,把π計算到小數(shù)點后1011196691位,首次突破10億位大關。如果以平常形式把這10億多位數(shù)字印刷出來,它的長度將達到1931千米。這項紀錄被載入當時的《吉尼斯世界記錄大全》;
2002年12月,金田康正等人算出了12411億位π值。
我們猜想,這種計算圓周率π值的“馬拉松”比賽還遠遠沒有結束。
2018-08-15 4344次
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