圓周率是怎麼計算出來的呢?

圓周率

(Pai)是圓的周長與直徑的比值,一般用希臘字母π表示,是一個在數學及物理學中普遍存在的數學常數;π也等於圓形之面積與半徑平方之比;是精確計算圓周長、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值 。

圓周率是怎麼計算出來的呢?

在我們現實生活,實際應用中,圓周率一般取3.14就可以了。當然對於科學家們來說π是在3.1415926和3.1415927之間的一個數字是遠遠不夠的,可是人類對圓周率的後面的小數位的計算卻樂此不疲。比如:2019年3月14日,谷歌宣佈圓周率現已計算到小數點後31.4萬億位。近日 IBM宣稱已經把圓周率小數點後面的位數計算到60萬億位,這個數值成為人類計算出圓周率最多位數的記錄,儘管這樣人類依然沒有把圓周率給算盡,同時也從側面證明了圓周率是一個無法算盡的無理數。

當然,很多朋友會說,算這個有什麼用?根本就是沒事找事毫無價值。然而對我們普通人來說毫無意義的事情,在科學領域這可是了不得的大事。

人類的智利也是無限的,從背誦圓周率的世界吉尼斯紀錄可以感覺的到:呂超

是目前中國背誦圓周率數字最多的人紀錄保持者,在2005年的時候透過24小時的努力,創下了背誦小數點後面67890位的成績,一舉打破世界紀錄,我們為中國的“奇才”點贊。而世界上背誦圓周率小數點最多的人是日本的

原口證

,他能將圓周率背誦至小數點後面的10萬位,世界上“獨一無二”的天才人物。

那麼,為什麼人們還要不斷地努力去計算圓周率呢? 這是因為,用這個方法就可以測試出電腦的毛病,存在的問題。如果在計算中得出的數值出了錯,這就表示硬體有毛病或軟體出了錯,這樣便需要進行更改。此外,圓周率也能使人們產生良性的競爭,科技也能得到進步,從而改善人類的生活。

圓周率是怎麼計算出來的呢?

既然,圓周率已經能夠計算到小數點後萬億位,那麼,圓周率是怎麼計算出來的呢?

公元前17世紀的埃及古籍《阿美斯紙草書》,是世界上最早給出的圓周率的超過十分位的近似值,為3。160。而對於圓周率的發展史 ,在歷史上,有不少數學家都對圓周率作出過“突破性”研究,取得可喜成績,當中著名的有希臘的阿基米德和托勒密、中國的張衡和祖沖之父子等。

1、歐洲方面計算圓周率的成就

古希臘作為古代幾何王國對圓周率的貢獻尤為突出。古希臘大數學家阿基米德開創了人類歷史上透過理論計算圓周率近似值的先河。

其中阿基米德從單位圓出發,先用內接正六邊形求出圓周率的下界為3,再用外接正六邊形並藉助勾股定理求出圓周率的上界小於4。

接著,他對內接正六邊形和外接正六邊形的邊數分別加倍,將它們分別變成內接正12邊形和外接正12邊形,再借助勾股定理改進圓周率的下界和上界。

他逐步對內接正多邊形和外接正多邊形的邊數加倍,直到內接正96邊形和外接正96邊形為止。最後,他求出圓周率的下界和上界分別為223/71 和22/7, 並取它們的平均值3。141851 為圓周率的近似值。

此外,斐波那契算出圓周率約為3。1418,早於阿基米德的計算。

魯道夫萬科倫以邊數多過32000000000的多邊形算出有35個小數位的圓周率。

華理斯在1655年求出一道公式π/2=2×2×4×4×6×6×8×8。。。。。/3×3×5×5×7×7×9×9……

尤拉發現的 e的iπ次方加1等於0,成為證明π是超越數的重要依據。

1965年,英國數學家約翰·沃利斯出版了一本數學專著,其中他推匯出一個公式,發現圓周率等於無窮個分數相乘的積。

1761年蘭伯特證明了圓周率是無理數。

圓周率是無理數,這一點也是有嚴格證明的。請看下圖:

圓周率是怎麼計算出來的呢?

1882年林德曼證明了圓周率是超越數後,圓周率的神秘面紗就被揭開了。

此外還有很神奇的BBP法,可以直接算特定位上的π值。這個公式經常用來驗證π的計算是否正確。

圓周率是怎麼計算出來的呢?

2、亞洲方面計算圓周率的成就

魏晉時,

劉徽

曾用使正多邊形的邊數逐漸增加去逼近圓周的方法(即“割圓術”),求得π的近似值3。1416。

漢朝時,

張衡

得出π的平方除以16等於5/8,即π等於10的開方(約為3。162)。雖然這個值不太準確,但它簡單易理解,所以也在亞洲風行了一陣。

王蕃

發現了另一個圓周率值,這就是3。156。

公元5世紀,

祖沖之和他的兒子

以正24576邊形,求出圓周率約為355/113,和真正的值相比,誤差小於八億分之一。祖沖之對圓周率數值的精確推算值,對於中國乃至世界是一個重大貢獻,後人將“約率”用他的名字命名為“

祖沖之圓周率

”,簡稱“

祖率

”。直到16世紀,阿拉伯數學家阿爾·卡西才打破了這一紀錄。

另一個四大文明古國——印度,約在公元530年,數學大師阿耶波多利用384邊形的周長,算出圓周率約為√9。8684。 婆羅門笈多采用另一套方法,推論出圓周率等於10的算術平方根。

而現代計算機,則常用高斯-勒讓德法計算圓周率。計算圓周率公式如下圖:

圓周率是怎麼計算出來的呢?

在計算機沒有出現之前,數學家們靠手算,經過努力將它算到了528位,這是計算機沒有出現之前人類的最高紀錄。隨著人類科技的快速發展,計算機橫空出世,它的到來讓數字計算邁上了新臺階,1949年時,可以算至小數點後2037位。到了1973年可以算到100萬位,1987算至1億位,到了2002年1萬億位。到了2011年,已經超過了10萬億位。2019年,谷歌計算到小數點後31。4萬億位。近日 又IBM宣稱計算到小數點後60萬億位。幾十年來,計算機不斷更新升級,圓周率計算創造的一個又一記錄,而這個記錄一直被打破。

隨著科技發展,科學家對圓周率的不斷深入研究,甚至是空間和時間的奧秘

。它已不僅僅是一個數字那麼簡單,有科學家認為它可能背後隱藏著一個更大的奧秘,關乎人類文明未來的命運。無獨有偶,例如數學家目前只證明了圓周率在二進位制的情況下是正規數,但是我們仍然在圓周率中有了一些重大發現。例如:在圓周率小數點後第82267377位,找到了19491001這個數字,它是我國我國舉行開國大典的日子。在小數點後95198109位找到了20031015,它是神舟五號升空日。在129003819位找到了20080808,它是北京舉辦奧運會開幕式的日子。科學家也無法解釋這些現象,說是巧合但是也太巧了吧。

圓周率是怎麼計算出來的呢?

而也有人認為,圓周率有可能蘊含著宇宙的奧秘,只要我們能夠將它完全破解,或許就可以揭開宇宙的一部分的真相。

個人觀點,謝謝閱讀。