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π的“馬拉松計算”

來源:數學公園 文章作者: 2008-06-19 15:46:55

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  圓的周長同直徑的比值,一般用π來表示,人們稱之為圓周率。在數學史上,許多數學家都力圖找出它的精確值。約從公元前2世紀,一直到今天,人們發現它仍然是一個無限不循環的小數。因此,人們稱它為科學史上的“馬拉松”。

  關于π的值,最早見于中國古書《周髀算經》的“周三經一”的記載。

  東漢張衡取π=3.1416(又取π為10的算術平方根)。

  第一個用正確方法計算π值的,要算我國魏晉之際的杰出數學家劉徽,他創立了割圓術,用圓內接正多邊形的邊數無限增加時,其面積接近于圓面積的方法,一直算到正192邊形,算得π=3.14124;又繼續算到圓內接3072邊形時,得出更精確的π=3927/1250=3.1416。

  割圓術為圓周率的研究,奠定了堅實可靠的理論基礎,在數學史上占有十分重要的地位。

  隨后,我國古代數學家祖沖之又發展了劉徽的方法,一直算到圓內接正24576邊形,求出3.1415926<π<3.1415927,又求得π=355/113(稱為密率),π=22/7(稱為約率),使中國對π值的計算領先了1000年。為此,有人建議把π=355/113稱為“祖率”,以紀念祖沖之的杰出貢獻。

  17世紀以前,各國對圓周率的研究工作仍限于利用圓內接和外切正多邊形來進行。1427年伊朗數學家阿爾·卡西把π值精確計算到小數16位,打破祖沖之千年的記錄。1596年荷蘭數學家魯多夫計算到35位小數,當他去世以后,人們把他算出的π數值刻在他的墓碑上,永遠紀念著他的貢獻(而這塊墓碑也標志著研究π的一個歷史階段的結束,欲求π的更精確的值,需另辟途徑)。

  17世紀以后,隨著微積分的出現,人們便利用級數來求π值,1873年算至707位小數,1948年算至808位,創分析方法計算圓周率的最高紀錄。

  1973年,法國數學家紀勞德和波葉,采用7600CDC型電子計算機,將π值算到100萬位,此后不久,美國的科諾思,又將π值推進到150萬位。1990年美國數學家采用新的計算方法,算得π值到4.8億位。

  早在1761年,德國數學家蘭伯特已證明了π是一個無理數。

  將π計算到這種程度,沒有太多的實用價值,但對其計算方法的研究,卻有一定的理論意義,對其他方面的數學研究有很大的啟發和推動作用。

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