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不可思议的魔力之数--π

http://www.sina.com.cn  2004年11月17日 11:16  《少年科学》 

  利用圆规画过圆就知道,圆是由与圆心等距离的点连成的图形。我们的先人数千年前就已经经验性地知道直径成为2倍、3倍、4倍……时,圆周也随之成为2倍、3倍、4倍……。所以圆周与直径的比是固定不变的,称这个比率为“圆周率”,用希腊字母π表示。圆周(C)与直径(R)、半径(r)的关系如下:

  C=πR=2πr

  圆是曲线,很难测出它的正确长度,但很早就知道π值大约是3。从理论上推测π值时,有种著名的几何方法。首先作圆内接正6边形(图1),圆内6个正三角形的边长与半径r相等,所以6边形周长是6r,比2πr短,即6r<2πr,由此可得3<π。再作圆外接正6边形,它的周长大于圆周长,即2πr<6(2r/√3),计算得知π<6/√3 =3.46……,所以3<π<3.46……

  如果以正12边形、正24边形、正36边形……等计算,随着正多边形边数的增加,就可以得到更接近的近似值。古希腊数学家阿基米德用正96边形计算,得出:

  3.140……<π<3.12……

  可以说我们在小学学到的圆周率3.14是阿基米德求得的。

  圆周率的正确值是3.14159265358979……,是一个无限的、不循环的小数。而且它不能表示成整数比(分数形态),因此和√2一样被列入“无理数”范畴;还由于它不能成为整系数一次方程、二次方程和更高次的复杂方程的解,又被称为“超越数”,无法用单纯的公式来表示。

  圆周率作为数字中的明星,颇受瞩目,有不少人拿计算到小数点后面多少位来比赛。荷兰的柯连利用几何方法计算出35位。英国科学家牛顿发现微积分后,发展出效率较高的新方法,他本人计算到15位。1706年,马辛算到100位;1844年,斯特拉斯尼茨基算到200位。计算竞赛持续不断。电脑出现后,计算位数飞跃性地猛增。1949年,世界上第一台电脑一口气算出2037位。1961年,算到10万位;1967年,算至50万位;1973年求到100万位。200万位、419万位、838万位、10亿位,利用超级电脑的计算竞赛一直没有结束,1999年的世界记录是日本人算出的687亿1947万位。超级电脑时代的记录更新状况十分显眼,π的位数已经成为天文级数字。

  π除用于圆、球的周长、面积、表面积的计算外,还可用于机械工程和电气工程的旋转运动的计算,直接或间接地促进了我们的日常生活。

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