2021年瑞士研究人员使用超级计算机历时108天,将圆周率π计算到小数点后62.8万亿位,创下屹今为止最精确记录值。

众所周知,圆周率π等于圆周长除以直径,所以当我们知道一个圆的周长和半径时,就可以计算π的值。

可回望历史,π的计算哪像如今可计算到亿万位后,现在就让我们聊聊π的历史。

公元前1900年前至公元前1600年前,一块古巴比伦石匾上记录着π=3.125,以当时的水平来看,这已经是挺精确了。

同一时期的古埃及文物莱因德数学纸草书也表明圆周率等于16/9的平方,约等于3.1605。

一个冷知识,公元前2500年的胡夫金字塔周长与高度的比值为2π,英国作家John Taylor在其名著《金字塔》中指出,这似乎表明古印度更早对π有过研究,但也只是似乎。

古希腊时期,大数学家阿基米德采用逼近的思想对π采取计算,他用一个半径为1的圆,内接正六边形求出π的下界为3,再采用外接正六边形并借助勾股定理求出圆周率的上界小于4。

如图所示

阿基米德继续逼近,将边数增加,,变成内接正12边形和外接正12边形,疯狂的他最终也是增加到96边形,最终以3.141851为圆周率的平均值。

此后过了大约五百年,到了三国时期的魏国,刘徽对圆周率发起冲击,他提出:&34;割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆合体,而无所失矣。”意思就是圆内接正多边形的边数无限增加的时候,它的周长的极限是圆周长,它的面积就是圆面积,这其实就是极限思想。

割圆术的由来也十分有趣,牛顿发现万有引力定律是因为苹果掉下,而刘徽发现割圆术与牛顿有异曲同工之处。一日,刘徽在偶然中看到石匠在切割石头,看着看着竟觉得十分有趣,就站在一边,仔细观察起来。刘徽看到,一块方形的石头,先由石匠切去了四个角,四角的石头瞬间有了八个角,然后把八个角切去,以此类推,石匠一直在把这些角一个一个切去,直到无角可切为止。到最后,刘徽发现,本来呈方形的石头,早在不知不觉中变成了一个圆滑的柱子,就这样,刘徽大受启发,想到了割圆术。

回到正题

而在刘徽提出割圆术,中国就有径一周三的说法,意思就是直径为1的圆,周长为3,其实就说说明π=3,按照刘徽的割圆术可知其实这是圆内接正六边形得出来的结果,很显然误差很大。面对如此大的误差,刘徽决心要将圆周率的误差尽可能缩小。

对于古代,研究数学可不是一件很正常的事,因为当时的老百姓连基本吃穿都不能保证,而且研究数学十分枯燥,可刘徽就是所谓的逆天而行,地位低下却爱好数学。

刘徽

刘徽更是通过巧妙的算法,相对于阿基米德而言更早的得到了3.14的值,最终,他也是计算到了3072边形,得到了更精确的3.1416

你以为这是高潮,不......

后来,千年后南北朝出了一位旷世奇才--祖冲之。

我们认识祖冲之很多都知道他计算到圆周率小数点后七位,可是却忽略了他在天文,机械制造都有杰出贡献。

从小出生官宦世家,从小受家族熏陶,祖冲之对科学兴趣很浓,更是广泛阅读书籍,长大后受皇帝赏识,成为全国最高教育机构总明观教师,在教书时,他也吸取宫廷许多藏书的精华,最终厚积薄发。在天文领域,最有成就就是准确测出冬至出现的时刻,33岁完成《大明历》,机械领域,他发明了水锥磨,指南车,千里船。

水锥磨

吹完那么多,我们先在就讲讲他最令人自豪的3.1415926!

祖冲之对圆周率的冲击来源于一次他在对路边马车的车轮的丈量,他用绳子把车轮量了一下,又把绳子折成同样大小的三段再去量车轮直径,量来量去,他发现车轮直径确实不是圆周长1/3(当时他老师教他圆周长是直径三倍,即径一周三),为此他后面也致力于对圆周率的研究。

一个著名的故事就是他与儿子祖暅一齐动手,编竹子,废寝忘食,一齐算了10来天算到96边,得出与刘徽相同的结果,又不知过了多少天,祖冲之算到了12288边形,得出3.1415921丈,他继续计算,算到24576边形,得出了3.1415926,至此,他再也算不下去,便停止,就这样中国对圆周率的计算领先了欧洲约1000年!

其实本以为中国古代还能继续突破,没想到确实巅峰了,后来的学者对圆周率没有继续发展(可能给24576吓坏了),出现了元代中叶以后在计算的方面乃至整个数学界落后的局面......

这记录一直保持到了1576年,由阿拉伯数学家卡西将圆周率计算到第17位。

再后来,随着科学技术发展,在计算机帮助下,圆周率计算也突破了2037位。

好了,科普到这结束,送大家一句话:爱像圆周率,无限不循环[耶]

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