圆周率的故事:The Story of Pi π

圆周率的故事:The Story of Pi π

 

3月14日,Pi π Day
 

圆周率日(3月14日)

 

圆周率日(Pi day)是庆祝圆周率π的特别日子。正式日期是3月14日,由圆周率最常用的近似值3.14而来。圆周率日是一年一度的庆祝数学常数π的节日,时间被定在3月14日。

 

 
 

 

背景

圆周率是一个数学常数,为一个圆的周长和其直径的比率,近似值约等于3.141592654,常用符号π 来表示。

 

因为π 是一个无理数,所以它不能用分数完全表示出来(即它的小数部分是一个无限不循环小数)。π 的数字序列被认为是随机分布的,有一种统计上特别的随机性,但至今未能证明。此外,π 还是一个超越数——它不是任何有理数系数多项式的根。由于π 的超越性质,化圆为方的问题不可能用尺规作图解决。

 

几个文明古国在很早就需要计算出π 的较精确的值以便于生产中的计算。公元5世纪时,中国南北朝数学家祖冲之用几何方法将圆周率计算到小数点后7位数字。大约同一时间,印度的数学家也将圆周率计算到小数点后5位。历史上首个π 的精确无穷级数公式(即π的莱布尼茨公式)直到约1000年后才由印度数学家发现。微积分的出现,很快地将π 的计算位数推至数百位,足以满足任何科学工程的计算需求。在20和21世纪,由于计算机技术的快速发展,借助计算机的计算使得π  的精度急速提高。截至2021年8月,π 的十进制精度已高达6.28×1013位。当前人类计算π  的值的主要目的是为打破记录、测试超级计算机的计算能力和高精度乘法算法,因为几乎所有的科学研究对π  的精度要求都不会超过几百位。

 

因为π 的定义中涉及圆,所以π  在三角学和几何学的许多公式,特别是在圆形、椭球形或球形相关公式中广泛应用。在更近代的数学分析里,π 改由实数系统谱性质中的特征值或周期来定义,不再指涉几何。所以它也在一些和圆之几何无甚相关的数学和科学领域中出现,像是数论、统计以及几乎物理学中的所有领域。π 的广泛应用使它成为科学界内外最广为人知的常数之一。人们已经出版了几本专门介绍π 的书籍,圆周率日(3月14日)和π 值计算突破记录也往往会成为报纸的新闻头条。此外,背诵π  值的世界记录已经达到100,000位的精度。

 

名称

 

数学家用小写希腊字母π 表示圆周和其直径之比,有时也将其拼写为“Pi”,这来自于希腊语“περίμετρος”(周长)的首字母。在英语中,π 的发音与英文单词“Pie”(/paɪ/,西式馅饼)相同。在数学中,π 的小写字母(或者是其无衬线体)要和表示连乘积的大写形式Π相区分开。

 

定义

 

圆的周长略大于其直径的三倍长。 精确的比例称为π 。

 
 

π 常用定义为圆的周长与直径的比值。无论圆的大小如何,比值为恒值。如果一个圆的直径变为原先的二倍,它的周长也将变为二倍,比值不变。

在给定的周长的条件下,圆会围成最大的面积,因此π 的表述同样为等周不等式中出现的常数(乘四分之一)。此外,在很多其他紧密相关的方程中,π 作为某些几何或者物理过程的特征值出现。​​​

 

本文转自于  美国创业者

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