圓周率的發展史.

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圓周率的發展史

p 是第 16 個希臘子母 ( P,p) 。 它是指圓周和直徑的比率。 p 是首先由英國的William Jones於1706年開始採用,但直至1736年以後經Euler的提倡才被人廣泛使用 p  3.1415926535897932384…… 至今人類已能計算出 p 值準確至小數點後的第 2060 億位。

p 發展史的分期 實驗時期 幾何時期 分析時期 計算機時期

實驗時期 據 Rhind 紙草書第50題記載: 「一塊圓形的地,直徑是 9 海特 (1海特約等於50米),問面積是多少?」 解法:「圓面積等於直徑減去它的 1/9,然後取平方。」 即: d2/4 = (8d/9)2   = 256/81  3.16049

圓面積公式的推斷

埃及人的想法 圓面積 八邊形面積 = 63 (大約是 8 的平方) (註:右圖每方格的邊長是 3 單位)

舊約聖經的記載(約950BC) 《列王紀》第七章23段中,提到所羅門王建造宮殿的情況: 『鑄了一銅海(圓柱狀容器),圓形的,高5肘(約半米長),徑10肘,圍30肘。』 “徑”是指直徑,“圍”是指圓周 故當時的  值 是 3

銅海

巴比倫的  值

中國古算經中的記載 《九章算術》(約213AD)的方田章第31題:『今有圓田,周三十步,徑十步,問為田以幾何?』

古印度經典 梵文的《測繩的校規》中記載:

幾何時期 阿基米德(287~212BC)在《圓的度量》用外內接正多邊形方法得出 :

阿基米德(287~212BC)

希臘的托勒密 (Ptolemy 100~170AD) 他在公元150年左右,計算得:   3.1416

劉徽(263AD) 三國時的劉徽注《九章算術》提出計算圓面積公式 “半周半徑相乘得積步 。” 即

劉徽的割圓術 『割之彌細,所失彌少。割之又割,以至於不可割,則與圓周合體,而無所失矣。』 他說:『徑二尺,與周六尺二寸八分相約,…..,則其相與之率也。』 即是:   3.14 (稱為“徽率”)

祖沖之(429~500)的貢獻 唐《隋書》的《律歷》記曰:『宋末,南徐州從事史祖沖之更開密法,以圓徑一億為一丈,圓周盈數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽,朒數三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽。…(密率)圓徑一百一十三,圓周三百五十五。(約率)圓徑七,周二十二。……所著之書,名為《綴術》,學官莫能究其深奧,是故廢而不理。』

3.1415926 <  < 3.1415927 密率: 355/113 約率: 22/7

約 9個半世紀後,卡西(約1429年)以內接與外切正805306368邊形 ,求得:   3.14159265358979325 (共17位) 1596年 Ludolph 用以內接與外切正515396075520邊形 ,求得  的35位數值,幾乎用了一生的時間!

分析時期 1579年,Vieta (1540~1603)發現:

1650年,John Wallis(1616~1703)得出:

1671年,James Gregory (1638~1675)發現:

1673年,Leibnitz (1646~1716)發現:

1706年,John Machin (1680~1751)發現: 利用此公式可計算的小數點後100位

1873年,William Shanks (1812~1882)利用: 計算的小數點後707位

1948年,William Wrench 計算出808位的 值,創造了人工用級數法求 的最高記錄

計算機時期 1949 年,ENIAC 電腦用了 70小時算出  的2,035 個小數位。 1955 年,NORC電腦用了13分鐘計算出  的3,089 個小數位。 1973 年,紀堯德和布依爾利用巴黎的CDC 7600,在 23.3 小時內算出一百萬個 的小數位。 1988 年,安正金田利用 Hitachi S-820,在60小時內計算 出  的 201,326,000個小數位。

1989 年,楚諾維斯基兄弟計算出四億八千萬個小數位,其後更計出十億個。 1995 年,安正金田計算出 60 億個小數位。 1996 年,楚諾維斯基兄弟計算出超過 80 億個小數位。 1997 年,安正金田和高橋利用 Hitachi SR2201,花了29個小時,計算出 515 億個小數位 。 1999 年9月20日,安正金田花了37小時,計算出206,158,430,000 (約2060億)個小數位。

 是什麼? 1761年,Johann Lambert (1728~1777)證明 了 p 是 無理數 1882 年,Lindemann (1852~1939)證明了 p 是超越數 (即不可能是任何整數係數多項式的根,從而推出古希臘的化圓為方問題是根本不可能。

Lindemann (1852~1939)

Johann Lambert (1728~1777)

圓周率的妙趣 數列 123456789 第一次出現在第 523,551,502 個小數位 。 將圓周率的頭 144 個小數位數字相加,結果是 666。144 也等於 (6+6) x (6+6)。 1995年2月,敬之後藤背誦出有 42,000 個小數位的圓周率,創下世界紀錄。他只背了九個多小時。

愛因斯坦的生日 ( 3/14/1879) , 恰好是圓周率日。 在圓周率的頭一百萬位中,並沒有出現過數列 123456 。但 12345 出現過 8 次,其中有三次是 123455 。數列 012345 出現過 2 次 。

在圓周率第 710,100 和第 3,204,765 位,都出現了數列 3333333。這也沒什麼好奇怪的。事實上,在頭一百萬個小數位數中,除了 2 和 4 ,其他數字都曾連續出現 7 次。 在頭一百萬個小數位中,包括了 : 99,959個 0,99,758個 1,100,026個 2,100,229個 3,100,230個 4,100,359個 5,99,548個 6,99,800個 7,99,858個 8,100,106個 9。

記憶 的詩 Yes, I have a number (3.1416) 山巔得試一壺酒,自樂 (3.1415926) 山巔得試一壺酒,自樂 (3.1415926) 吾生吾法,久之有新意 (535897932) 新法生樂,自樂。 (383626)