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【趣味數學】從圓周率看宇宙:萬億位數量級的數字是怎樣的-真理!

萬億位數量級已經是相當恐怖的一大串數字了,不斷地計算,其實也是人類不斷追尋的一樣東西 - 真理。

就是人類很想知道這一大串數字背後的意義。

從圓衍生出來的

圓周率

π,卻一點都圓不起來。目前發現的圓周率小數位都是不迴圈的常規數,每一個位數的出現都沒有一個規律可言。

圓周率(π)對科學意義

在現代科技領域的使用,圓周率(π)有 十幾位就可以了。

就算用來觀測宇宙,39位精度的圓周率值已經足夠了。

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圓周率(π)在數學中的應用

無論是平面還是立體,凡是涉及到圓形都與圓周率(π)相關。圓周率(π)可以用來計算圓、圓環、扇形的面積,圓柱、圓錐的體積。

代數方面,π是個無理數,即不可表達成兩個整數之比,是由德國科學家約翰·海因裡希·蘭伯特於1761年證明的 。1882年,林德曼(Ferdinand von Lindemann)更證明了π是超越數,即π不可能是任何整係數多項式的根。

圓周率的超越性否定了化圓為方這古老尺規作圖問題的可能性,因所有尺規作圖只能得出代數數,而超越數不是代數數。

數學分析中的Leibniz定理、wallis公式、高斯積分、斯特林公式、尤拉公式

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中國對圓周率(π)的研究

在我國,最早提到圓周率的古代數學著作中,說法僅僅是徑一週三,也就是說圓的周長是直徑的三倍,相當於π為三,這樣的圓周率在現在的我們眼裡是非常粗糙的,後人將這個π值稱為古率。

到了三世紀,我國數學家,劉徽創造性的提出了割圓術,透過割圓術的計算,劉徽將圓周率的精度提升到了一個新的高度,它透過計算,得出圓周率π的值約為3927/1250,約為3。1416。

劉徽將圓周率精確到了小數點的後三位,而這個π值在當時世界上絕對處於領先地位,後人為了紀念劉徽,將其稱為徽率。

200多年後,我國著名數學家

祖沖之

,在劉徽的基礎上,將圓的內接六邊形一直演算到了24567邊。為了完成這項超複雜的計算工程,祖沖之至少對九位數字反覆進行了多達130次以上的運算,其中的開方和乘方運算有將近50次之多。在那個沒有計算機的時代,利用手工,其計算量可想而知。

正因為祖沖之的努力,人類第一次將π值精確到了小數點後六位,並確定圓周率在3。1415926和3。1415927之間,祖沖之用約率22/7和密率355/113這兩個分數來表示圓周率。

祖沖之對圓周率的計算,再次證明了中國在古代數學領域的領先地位。而同樣算出如此精度的歐洲人,要等到1000多年後。為了紀念祖沖之,人們把355/113命名為祖率。

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圓周率的那些事

2011年,國際數學協會正式宣佈,將每年的3月14日設為國際數學節,來源則是中國古代數學家祖沖之的圓周率。

國際圓周率日可以追溯至1988年3月14日,舊金山科學博物館的物理學家Larry Shaw,他組織博物館的員工和參與者圍繞博物館紀念碑做3又1/7圈(22/7,π的近似值之一)的圓周運動,並一起吃水果派。之後,舊金山科學博物館繼承了這個傳統,在每年的這一天都舉辦慶祝活動。

2009年,美國眾議院正式透過一項無約束力決議,將每年的3月14日設定為“圓周率日”。決議認為,“鑑於數學和自然科學是教育當中有趣而不可或缺的一部分,而學習有關π的知識是一教孩子幾何、吸引他們學習自然科學和數學的迷人方式……π約等於3。14,因此3月14日是紀念圓周率日最合適的日子。”

每年3月14日為圓周率日。“終極圓周率日”則是1592年3月14日6時54分(因為其英式記法為“3/14/15926。54”,恰好是圓周率的十位近似值)和3141年5月9日2時6分5秒(從前往後,3。14159265)。

有數學家認為應把“真正的圓周率”定義為2π,並將其記為τ(發音:tau)。

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