祖沖之算圓周率時,算盤還沒被髮明,他用了何種方法計算出的!

容量器皿為什麼要校準

本文所有史料均來自於《中國算術史》一書,作者保證史料之真實性,同時無任何影射、不涉及任何政治。影射、不涉及任何政治

世界上第一個將圓周率精確到七位的,就是我國祖沖之,直到一千年以後,阿拉伯數學家阿爾·卡西和法國數學家維葉特兩人才將圓周率後七位給算出來,證明了祖沖之算出的圓周率是正確的,在相同的時間裡,德國科學家將此稱之為安託尼茲率,但仍然別有用心的人說,這段歷史是中國偽造的,而且他們還舉出了種種例子。

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祖沖之之所以能夠有如此之大的成就,也是建立在了前任研究的基礎上,祖沖之使用的是劉徽所創立的割圓術,然後用自己的方法在加以完善,最終精確到了小數點的後七位,割圓術給出的結論是:圓內接近N邊形的邊數越多,各邊長的綜合越接近於圓的長度。

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當時劉徽將圓割到了129邊行,但是祖沖之病沒有停止他的腳步,他設定了一個直徑為一丈的圓,將他一直切割到了二萬四千五百七十六邊形,然後依次求每個內接正方形的邊長,最後求出了直徑為一丈的圓,周長在三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒七忽到三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒六忽之間。

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這樣大的計算量,無疑需要非常複雜的計算工具,中國古人發明的算盤,原理上是可以算到無窮大和無窮小的,但是當時祖沖之生活在南北朝,算盤還沒有被髮明,祖沖之使用了最原始的計算方法算籌,這是一根根小棍子組成,透過對這些小棍子的不同擺法,然後得到不同的數值。

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算籌並不比現在的紙筆計算方便,紙筆可以記錄前面的數字,但是算籌卻不行,因為算籌計算東西時需要移動,而且計算的位數越多,需要的算籌也就越多,面積也就越大,如果在計算中出現差錯,或者算籌不小心碰到偏離了位置,那麼計算就要重來,這是一項非常費時費力的事情。

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圓周率計算出,對人們的生活產生了巨大的影響,古代還有一種叫做釜的量器,這個量器一般一尺深,形狀則為圓柱狀,要像算的這個容器的容量,就需要用到圓周率,祖沖之利用他算得的圓周率,計算出了這種容器的體積,從而推翻了前朝的律嘉量,利用自己的數值校準了數值,方便了人們的日常生活。

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中國古人對數學的追求更是無盡的,祖沖之算出了圓周率只是其中的一個代表之一,比如我們現在一直在用的勾股定理,中國早期的數學專著《周髀算經》,公元1世紀的另一本重要的數學專著《九章算術》,更是在裡面提到了正負數,而十次方程的解法,中國早在13世紀就已擁有,歐洲則到了16世紀才有人算出。