【科普之声】我科普•你聆听!π,为何让人类一直深深着迷?

2023-05-05 14:58:04   科普九江
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π,为何让人类一直深深着迷?

圆是人们接触的第一个由曲线所围成的图形,人们花了很长的时间去研究其面积和周长。在漫长的探索过程中,他们发现圆的周长和直径的比值似乎是一个常数,进而发现了π(圆周率)这个关键量。刚开始人们用3来粗略地代表圆周率,但随着生活生产的发展,这个误差较大的数不再被大家满足,人们开始从各个角度精确圆周率的值。下面让我们来了解一下圆周率的发展历史吧!



圆周率是圆的周长与圆的直径的比值,这个比值是一个定值,不会因为圆的大小而变化。古代数学家意识到要想得出圆周率的精确值必须摆脱经验算法,而使用理性的数学算法,于是割圆术产生了。所谓割圆术就是利用圆内接正多边形或圆外切正多边形来逼近圆,以多边形的周长近似圆的周长,以多边形的面积近似圆的面积,从而计算出圆周率的近似值。随着正多边形边数的增加,计算出的圆周率的值也越来越精确。



阿基米德是将圆周率计算到3.14精度的历史上的第一人,他是通过计算圆内接正96边形和圆外切正96边形的周长得到圆周率的。中国古代数学家刘徽只考虑圆内接正多边形,利用正多边形的面积得出圆的面积的估值区间,进而得出圆周率的估值区间,同样当多边形边数取至96时也得到圆周率近似等于3.14的结果,尔后祖冲之一举将圆周率计算到了3.1415926精度,此精度纪录保持了1000多年。



由于祖冲之的专著《缀术》失传,祖冲之究竟用什么样的算法得到了圆周率的这个值还是一个谜。不过一般认为,祖冲之还是沿用了刘徽的算法,但是,如果祖冲之只是简单地重复刘徽的算法,而把圆周率计算到那个精度,其计算量非常大,利用当时的计算工具算筹来完成这种计算几乎是不可能的。故有专家认为,祖冲之不仅继承了刘徽的算法,而且还改进了圆周率的估值区间。微积分理论产生以后,计算圆周率的主要方式是利用相关的级数来计算,其精度大幅提高。特别是有了计算机工具之后,将圆周率算到数亿位已经不是问题了。


编辑:高圣杰

责编:刘芸

审核:杨春霞

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