圓周率的故事:小數點後7位數是古代數學家數百年的探索

“山巔一寺一壺酒,而樂。苦煞吾,把酒吃,酒殺爾,殺不死,樂爾樂……”從前因這首口訣背誦過圓周率π,還記得3。1415926535897932384626……

圓周率的故事:小數點後7位數是古代數學家數百年的探索

目前圓周率π的精確值可以推算到小數點後31。4萬億位,成為常人難以想象的恐怖數值,部分人還喜歡上了用圓周率設計密碼解謎的遊戲。

然而在古代,關於圓周率值的探索曾經透過數百年的探索,方才得到小數點後的七位精準數字,恰恰印證了那句話“萬事開頭難”,先輩們的心血結晶為今天的圓周率書寫下跌宕起伏的過往。

圓周率的故事:小數點後7位數是古代數學家數百年的探索

說起圓周率的計算,南北朝傑出的數學家祖沖之功不可沒,他是世界上第一位將圓周率值計算到小數第7位的科學家。

在唐朝名相魏徵主持編寫的《隋書》中的《律曆志》記載著祖沖之計算圓周率的故事:

南朝劉宋(開國君主劉裕)末年,祖沖之任職徐州從事史,探索改變從過去算圓周率的方法。假設圓的直徑為一丈,用繩索計算其周長盈數(無限近似最大值)為三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒七忽,即3。1415927;朒數(無限近似最小值)為三丈一尺四寸一分五釐九毫二秒六忽,即3。1415926。

圓周率的故事:小數點後7位數是古代數學家數百年的探索

書中還記載了兩個實際案例:一個是直徑113,圓周長為355;另一個是直徑為7,圓周長為22。二者相除之下可以得知,直徑越長,推算出的圓周率數值更精準,最終確定為3。1415926~3。1415927之間。

運用現代電子計算機精確計算輕而易舉,然而在1500多年前的祖沖之所探究的數值仍需實際丈量,礙於條件有限才計算到第7位,依然比西方科學家早了1000年,人們主張稱圓周率為“祖率”。

而在這祖沖之之前的數百年裡,先後有東漢設計出地動儀的張衡,推算出圓周率為3。162;三國名士王蕃測算出的π值為3。155;《九章算術》中魏晉數學家劉徽創新性地採用割圓術的方法……古人對於知識、科學的探索從不停歇。

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簡而言之,從圓周率現世以來,無論是在生活用品領域(譬如馬車車輪、瓷器行業等),還是在古代建築領域中,都運用得淋漓盡致,商品更加精良,建築更加完美,對於古代中國在數學領域的發展中亦承載著舉足輕重的意義。