你是否误解了π?除了数字,它还有……


网易科技、初等数学教育等编辑:刘凡静 张婉茜投稿邮箱 | hndxwx@hainanu.edu.cn 海南大学 hainu1958
今天是3月14日
是国际数学节
也是圆周率日
今天,你吃π了吗?
没吃?
小编送你一个
吃完了π
我们再来了解一下
魔法π和Pi day
世界圆周率日
圆周率日(Pi day)是庆祝圆周率π的特别日子。正式日期是每年的3月14日,由圆周率最常用的近似值3.14而来。
目前已知最早的大型以π为主题的庆祝活动是Larry Shaw 组织,1988年3月14日在旧金山科学博物馆举办的。Larry Shaw 是旧金山科学博物馆的一名物理学家,那一天他带着博物馆的员工和参与者一起围绕这博物馆纪念碑做3又1/7圈(22/7,π的近似值之一)的圆周运动,并一起吃水果派,分享有关π的知识。之后,旧金山科学博物馆继承了这个传统,在每年的这一天都举办庆祝活动。
美国麻省理工学院首先倡议将3日14日定为国家圆周率日。2009年美国众议院正式通过一项无约束力决议(Non-binding resolution)(HRES 224),将每年的3月14号设定为“圆周率日”(National Pi day)。
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。
圆周率的探索过程
德国数学史家康托说:“历史上一个国家所算得的圆周率的准确程度,可以作为衡量这个国家当时数学发展水平的指标。”
通过几何的、代数的、分析的甚至概率等广泛的范围和渠道都能发现 π ,这充分显示了数学的奇异美。 π 竟然与这么些表面看来风马牛不相及的领域,沟通在一起,这的确使人惊讶不已。
人类对圆周率的探索走过了漫长而曲折的道路,它的历史是饶有趣味的。大致可分为如下几个阶段。
实验时期
在古代世界,实际上长期使用 π =3这个数值。最早见于文字记载的有基督教《圣经》中的章节,其上取圆周率为3。这一段描述的事大约发生在公元前950年前后。其他如巴比伦、印度、中国等也长期使用3这个粗略而简单实用的数值。
在我国刘徽之前“圆径一而周三”曾广泛流传。我国第一部《周髀算经》中,就记载有圆“周三径一”这一结论。东汉时期官方还明文规定圆周率取3为计算面积的标准。后人称之为“古率”。
几何法时期
真正使圆周率计算建立在科学的基础上,首先应归功于阿基米德。他是科学地研究这一常数的第一个人,是他首先提出了一种能够借助数学推理计算过程把 π 的值精确到任意精度的方法。由此,开创了圆周率计算的第二阶段。
阿基米德得出的结论是:.
我国数学家刘徽采用割圆术,得出 π =3.14,通常称为“徽率”.
我国对圆周率研究贡献最大的当数祖冲之,祖冲之关于圆周率有两大贡献。
其一是求得圆周率
3.1415926 <π< 3.1415927
其二是,得到 π 的两个近似分数即:
约率:22/7;
密率:355/113。
他算出的 π 的8位可靠数字,不但在当时是最精密的圆周率,而且保持世界记录九百多年。以致于有数学史家提议将这一结果命名为“祖率”。
祖冲之的这一研究成果享有世界声誉:巴黎“发现宫”科学博物馆的墙壁上著文介绍了祖冲之求得的圆周率,莫斯科大学礼堂的走廊上镶嵌有祖冲之的大理石塑像,月球上有以祖冲之命名的环形山……
英国李约瑟博士持这一观点。他在《中国科学技术史》卷三第19章几何编中论祖冲之的密率说:“密率的分数是一个连分数渐近数,因此是一个非凡的成就。”
1150年,印度数学家婆什迦罗得出
π=3.14159265358979325
有十七位准确数字。这是国外第一次打破祖冲之的记录。
17世纪初,德国人鲁道夫用了几乎一生的时间钻研这个问题。他是从正方形开始的,一直推导出了有262条边的正多边形,约4,610,000,000,000,000,000边形!算出小数35位。为了记念他的这一非凡成果,在德国圆周率 π 被称为“鲁道夫数”。
分析法时期
17世纪出现了数学分析,这锐利的工具使得许多初等数学束手无策的问题迎刃而解。 π 的计算历史也随之进入了一个新的阶段。
1593年,韦达给出
1650年,沃利斯给出:
1706年,梅钦建立了一个重要的公式,现以他的名字命名:
再利用分析中的级数展开,他算到小数后100位。
1706年,威廉·琼斯引入符号π.
1761年,兰伯特证明π是无理数,即它不可能用一个分数表示.
1844年,达塞利用公式:
算到200位。
19世纪以后,类似的公式不断涌现, π 的位数也迅速增长。
1873年,谢克斯利用梅钦的一系列方法,级数公式将 π 算到小数后707位。为了得到这项空前的纪录,他花费了二十年的时间。后来数学家弗格森发现他的第528位是错的(应为4,误为5)。
1882年,德国数学家林德曼证明π是超越数,即π不可能是代数方程(一个仅含有x的幂的方程)的根.
1948年1月弗格森和伦奇两人共同发表有808位正确小数的 π 。这是人工计算 π的最高记录。
计算机时期
1946年,世界第一台计算机诞生,标志着人类历史迈入了电脑时代。电脑的出现导致了计算方面的根本革命。
1949年,ENIAC根据梅钦公式计算到2035(一说是2037)位小数,包括准备和整理时间在内仅用了70小时。
1973年,有人就把圆周率算到了小数点后100万位。
1989年突破10亿大关,
1995年10月超过64亿位。
1999年9月30日,《文摘报》报道,日本东京大学教授金田康正已求到2061.5843亿位的小数值。
来自最新的报道:金田康正利用一台超级计算机,计算出圆周率小数点后一兆二千四百一十一亿位数,改写了他本人两年前创造的纪录。
有趣的圆周率
山巅一寺一壶酒
尔乐:三壶不够吃
酒杀尔,杀不死
乐而乐
……
π除了数字还有很多有趣的地方
视觉π:
设计师 Cristian Vasile 和 Martin Krzywinski通过将圆周率前10000个数字用相对应的颜色连接,形成绚丽的可视化图形,将π转化成一组惊艳的作品。
音乐π:
David Macdonald 在一次背诵圆周率失败后,“发明”了一种独特的记忆方式,将原本令学渣们心生恐惧的冰冷数字变成了一首钢琴曲。
电影π:
电影《π》讲述了一位数学天才麦斯试图在数字中推演出种种生命的奥秘和规律,他坚信与疾病传染周期、驯鹿数量的增减以及尼罗河的涨落一样,股市的背后也存在一个模式,而且就隐藏在一组数字之中。
电视π:
《疑犯追踪》
对于绝大多数实际应用来说,十位以内已经足够了,为什么会让那些自称为"π 的朋友"的数学家们神魂颠倒?想必,π 的魅力和π带给我们的惊喜,就像它的数一样,无穷无尽,永不重复……
除圆周率日、国际数学节之外,3.14还非常特殊,他是马克思、霍金逝世纪念日,以及爱因斯坦的生日。
人类的探索永不止步!
圆周率像一首朦胧的诗,
像一曲悠扬的乐章,
又像一座入云的高山,
让人遐想,让人陶醉,
更让人奋进、攀登不息!
我们一起来温故一下圆周率吧!
3.14159265358……
小编只能背这么多了
来源:综合金融视觉、人民日报微博、网易科技、初等数学教育等
编辑:刘凡静 张婉茜
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