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吹个肥皂泡泡,泡泡是圆的。雨滴滴落在地面上,水痕是圆的。眼珠是圆的,月亮是圆的,天穹也是圆的。从古自今,为了弄清楚这个圆,穷尽无数智慧。因此今天连小学生都对它的终极意义了如指掌:圆的周长与直径之比为——π。
π伟大精妙、神秘却又难以捕捉,从史前开始,无数智人为此穷尽毕生所学。不过是一个小小的“数”,有何魅力“引无数英雄尽折腰”?
“圆出于方”
3.1415026,只要数学不是体育老师教的,π的近似值应该会脱口而出。若是狗血的穿越真的存在,恭喜你,你已经完爆古代绝大多数数学家!
当人类由四肢着地进化为两足而立,直立行走,对于世界万物的探索好似更加迫切。
远古时期,交通基本靠走,通讯基本靠吼,测量基本靠实物。由此,精准度可想而知。为了造一个圆圆的车轱辘还得搞上半天,都不一定可行。
后来,一种神奇的物种出现了,那就是“数学家”!
世界在他们眼里不再是一个个圆圆的车轱辘,而是简洁的线条和抽象的规则。
什么是最接近圆的?
方!四边形不行,六边形、八边形、十边形……256变形在远处看来基本上接近圆了,那么,将方形经过切割最后一定能够得到一个圆,这就是最初“割圆术”的雏形。
简单来说,就是切正多变形,边数越多越接近圆。切切切切……
“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于无可割,则与圆合体而无所失也。”
圆内接正多边形的面积,无限逼近圆周率。这是刘徽给割圆术的定义。
我国最早的求圆周率的方法。
采用这种方法刘徽切割出了3072边形,计算出π=3.1416。这已经和现在所用的圆周率接近了。
计算圆周率,难免会用到开方,而开方就要用到筹算法。
何为筹算法?
筹算法就是将小木棍根据一定的规则进行横竖拼凑。这体力活不仅仅需要精力,还需要时间、笔墨,当然最重要的是需要足够多的小木棍。
时间来到南齐,这时候另外一个为大众熟知的数学家——祖冲之出生了!(淡淡的忧伤)
他延袭刘徽的割圆术画出24567边形,计算出结果3.1415926<π<3.1415927,分率表示为355/113,这一结果比西方早一千年。(真**牛逼啊)
来自一个学渣
祖冲之是我国伟大的数学家,也是人们最熟悉的数学家,但是流传后世的著述却很少,据史书《隋书》记载,密率未被后世采用,乃至明清时期数学典籍也只是用到小数点后两位,仅此而已。难免有些许遗憾。
进行到这里,中国数学家好似对于π便没有更加深入的研究。将目光转向国外。
古希腊数学和物理宅阿基米德同志不知道接到哪里的电波,和刘徽一样,采用割圆术计算圆周率,但只算到96边形,给出22/7的略值。
或许,阿基米德对于圆周率并不感兴趣。
直到微积分诞生以前,一直采用的就是割圆术,拼的就是毅力!要说最有毅力的非鲁道夫·范·库伦莫属,这老兄算出262边形(蜜汁执着)。
威布尔布德·斯奈尔,计算出小数点后35位。
到这里,这种使用“蛮力”的计算方式的救星出现了——微积分
说到底,割圆术就是最原始的微积分极限思想,不停切割的动作就已经将“无穷极”固定下来。
卡西,14世纪,计算出小数点后17位。
牛顿,使用微积分计算出小数点后16位。
克林伯格,计算出小数点后38位。
伯拉罕·夏普计算出小数点后71位。
朱立·维嘉,小数点后136位。
威廉·香克斯,小数点后700多位,后来证明只有527位是正确的。(超级有毅力啊,战斗机啊)
发展到今天,π的计算早已不再仅仅是为了计算出它到底有多少位,(这显然是也不可能),而是不论不怎么计算,只能曲线接近真相,永远无法达到真实。
算了几千年,发现“无理”特性,更是增加了神秘感。
π不仅仅是一“数”,著名的“巴塞尔问题”:计算所有平方数的倒数的和,看似和几何毫无关联的π却是最终答案。欧拉给出的最终解是,π2/6。
说π是最特别的“数”不过分。既是无理数,也是超越数——不能表达为任何一个有理代数方程根,和有理数的世界完全割裂,傲慢不可一世。
如今很多行业都会用到π。
为提高原油采收率,就要用到π-模式生产策略。在设计油井时重点放在加速提高采收率上而不是仅仅是生产。
可是掌柜还是想说,WHY!为什么有数学这东西!WHY!WHY!WHY!