探索圆周率 π 的 36 个趣味事实:圆的秘密之旅
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是希腊语“圆周”()的第一个字母。在数学中,符号表示圆的周长与其直径的比率。换句话说, 是将圆的直径扩大到其周长所需的倍数。
圆的周长略大于其直径的三倍。精确的比率称为
因为不可能知道 的精确值,所以永远不可能测量圆的周长或面积的真实数值结果。 是一个无理数,这意味着它的数字被认为是按随机顺序排列的(这一点至今尚未得到证明)。
Pi首先由古代最伟大的数学家之一、锡拉丘兹的阿基米德(公元前287-212年)通过正多边形的几何算法严格计算出来。所以有时也被称为阿基米德常数。据说,阿基米德全神贯注于工作,没有注意到罗马士兵已经占领了希腊城市。当一名罗马士兵走近他时,他用希腊语大喊:“别碰我的圆圈!”。罗马士兵砍下了他的头,然后继续前进。
《阿基米德之死》(1815年,托马斯·德乔治绘画),图片来自Wiki
《圣经》 1 Kings Chapter 7: 23 在描述所罗门圣殿的祭坛时提到了:“他又造了一个铜海,高十肘,直径十肘……周长三十肘。”一些学者将此解释为pi 的值为3。
古代数学家试图通过追踪圆内边数不断增加的多边形来近似圆,以计算更准确的pi 值。阿基米德使用了96 边形。我国曹魏时期数学家刘徽先后构造了192边形和3072边形,并成功测定了pi值为3.1416。公元480年,祖冲之用圆割线法计算了12288形状的边长,得到355/113(现在称为密度),其值为3.141592920。在接下来的八百年里,这仍然是对 最准确的估计。
许多数学家认为,与其说圆没有角,不如说它有无数个角。
在第《星际迷航:Wolf in the Fold》 集中,Spork 通过命令超级计算机计算出pi 的最后一位数字来阻止邪恶计算机。
在卡尔·萨根的科幻小说《接触》(接触)》中,科学家选择使用十进制来分析,计算出10^20后,只是一系列0和1,这里隐藏着来自造物主的编码信息。人类。
达伦·阿罗诺夫斯基的惊悚片《圆周率》 混沌信仰》描述了主人公如何致力于寻找(乃至宇宙)的终极数学模式,然后陷入疯狂。该片为他赢得了1998年圣丹斯国际电影节长片导演奖。
几个世纪以来,埃及考古学家和神秘主义追随者一直痴迷于隐藏在胡夫金字塔中的圆周率之谜。由于金字塔的底周长与高度之比为1760/280,与2的差异小于0.05%。
公元前1650年左右,一位名叫阿姆斯的埃及抄写员在他的书《莱因德数学纸草书》(莱茵德数学纸莎草纸)中包含了对的描述,其中还包括对的简单计算,所得值为3.1605。这是已知最早的pi 记录之一,与pi 的近似值(3.141592) 的误差在1% 以内。
在符号“”广泛使用之前,数学家常常不得不绕圈来描述圆周率。例如,它被称为“直径是直径两倍的圆周”(拉丁短语:quantitas,in quam cum multipliceturdiagnosis,provonietcircumferential),意思是“数乘以直径等于周长”。
从数学上来说,()这个符号从诞生到传播只有300年的历史。威尔士数学家威廉·琼斯在1706年出版的《新数学导论》中提出使用字母,随后莱昂哈德·欧拉在他的数学著作中确立并普及了,因此符号作为pi在18世纪开始在全世界使用。流行使用。
德国数学家Ludolph van Ceulen(1540-1610)一生的大部分时间都在计算圆周率的前36位精确数字(因此在德国也称为鲁道夫数)。据传这些数字刻在他的墓碑上,但现已丢失。
只需将 四舍五入到小数点后第九位,您就可以计算出几乎精确到1/4 英寸以内的地球周长。使用小数点后39 位就足以计算出已知宇宙的周长,误差不超过氢原子的半径。
1995年,日本友人派秀寿将圆周率背到小数点后42195位,被认定为背诵圆周率的吉尼斯世界纪录。有学者推测日语比其他语言更适合记忆数字序列。这一纪录于2006年被西北农林科技大学学生陆超打破,他不间断、无错误地将圆周率背诵到小数点后67890位。 2015年3月21日,印度韦洛尔的Rajveer Meena花了9小时27分钟背诵了圆周率的70,000位小数。
据英国《卫报》报道,还有一位非官方记录保持者,来自日本千叶县的原口卡。 2005年,他录制了一段自己背诵圆周率的视频,背诵到小数点后10万位,最近又突破了11.7万位。
圆周率的前144位十进制数字之和为666。这个数字代表西方文化中的魔鬼数字,因为在《圣经·启示录》中,666是野兽的数字。
444是天使的数字,所以在西方,444是吉祥的数字,而666则被认为是不吉利的数字。
圆的平方方法的新颖性吸引了许多数学家。在传统观念中,圆形是无限的、不可测量的,代表精神世界,而方形则代表精确的、可测量的认知世界。
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英国业余数学家William Shanks(1812-1882)花了数年时间手工计算pi,精确到小数点后707 位。不幸的是,他在527号之后写错了,所以后面的数字也都是错的。
16世纪以后,的计算开始采用无穷级数计算方法。艾萨克·牛顿是微积分的创始人之一,他使用反正弦序列将pi 计算到小数点后15 位。
随着数学家发现新的算法和计算机的流行, 的已知小数位数呈指数级增长。注意,纵坐标使用对数坐标
1735年,欧拉解决了著名的巴塞尔问题,这个问题此前曾难倒许多欧洲著名数学家。它要求的是准确计算所有平方数的倒数之和?欧拉最终发现了结果与之间的奇妙联系,并一战成名。
1761年,瑞士数学家约翰·海因里希·兰伯特(Johann Heinrich Lambert)使用正切函数的无限连分数表达式证明了 是一个无理数。 1882年,数学家林德曼证明了是超越数,从而证明仅用尺子和圆规无法完成化圆为方的问题。
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2019年圆周率日,谷歌工程师利用云计算计算出小数点后31.4万亿位数字,即10^13精度,创造了新的世界纪录。
在阿尔弗雷德·希区柯克执导的电影《冲破铁幕》和奥斯卡影后桑德拉·布洛克主演的《网络惊魂》中,圆周率作为重要的密码出现在屏幕上。
人类对圆周率的研究已有近4000年的历史。公元前2000 年,巴比伦人将pi 的近似值确定为3 和1/8,即3.125。古埃及人提出了稍微不同的值3 和1/7 或3.143。
1888年,印第安纳州一位名叫埃德温·古德温(Edwin Goodwin)的乡村医生相信他已经证明了化圆为方的问题,并试图通过印第安纳州大会获得专利。而pi 等于3.2 的错误值也间接应用到了该法案中。该法案实际上获得了印第安纳州众议院一致通过(67:0),但巧合的是普渡大学教授C.A.沃尔多在场旁听了整个过程。他非常惊讶,在数学被送到印第安纳州参议院之前,他赶紧对成员们进行了数学教育。最终,该法案被提议无限期推迟。
序列“123456”没有出现在的前一百万位中,但是出现了八个“12345”的组合,并且这八次中的三个后面跟着另一个“5”。序列“012345”出现两次,每次后跟另一个“5”。
pi 的前百万位小数由99959 0、99758 1、100026 2、100229 3、100230 4、100359 5、99548 6、99800 7、99985 8 和100106 9 组成。
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17世纪,人们发现某些曲线的面积也可以用pi来表示,例如拱门和次摆线,并且pi被用于圆以外的其他曲线。在二十世纪,圆周率已被应用于数论、概率论和混沌理论等多个领域。
David Boll 于1991 年在Mandelbrot 集合分形中发现了 的出现。他检查了Mandelbrot 集合在(-0.75,0) 处的属性。如果我们考虑坐标位于“颈部”的点(-0.75,) 并且 接近于零,则发散之前的迭代次数乘以 将接近。靠近右尖点的点(0.25,)也会有类似的特征:发散前的迭代次数乘以(0.25,)的平方根也会接近。
可以根据Mandelbrot 集计算出来。计算方法与从(0.25,)点开始直至发散的次数有关。
pi 的前六位数字(314159) 在pi 的前1000 万位小数中总共至少出现六次。
每年3 月14 日被庆祝为“Pi Day”(因为它代表3.14)。庆祝活动通常于下午1:59 开始,日期和时间合并为3.14159。
物理学家Larry Shaw 组织旧金山探索者科学博物馆圆周率日游行
2019年联合国教科文组织第40届大会正式宣布每年的3月14日为“国际数学日”。今年2020年圆周率日是第一个国际数学日。
阿尔伯特·爱因斯坦于1879 年3 月14 日(圆周率日)出生于德国符腾堡州乌尔姆。这一天也是英国宇宙学家斯蒂芬·霍金(2018年3月14日)和德国思想家卡尔·马克思(1883年3月14日)的忌日。
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一些学者认为,人类生来就是为了发现世界的运作模式,因为这是赋予世界和我们自身存在意义的唯一途径。因此,人们着迷于寻找圆周率的规律。
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相关问答
答: 圆周率π的神奇在于它是一个十分有规律且无限不循环的小数,它的数值在数学、物理和工程上都有着广泛应用。比如在计算圆形的周长和面积时,我们都需要用到它;在处理振动、波动的现象时,也离不开它的身影。而且,哪怕是我们日常生活中的很多事物,例如天体的运动轨迹,也常常可以用π来描述。
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答: 圆周率π最奇妙的地方在于它代表着一种连接世界的概念。无论是古典的数学领域还是现代的物理学研究,都离不开这个数。它的存在让世界变得更加美妙而有条理,同时它也是人类对自然规律探索的不断深化。
71 人赞同了该回答
答: 圆周率π的应用范围非常广阔,例如在数学领域中,我们用来计算圆形的周长、面积、和体积。在物理学方面,π被广泛运用于处理振动、波动以及电磁场的等概念。而工程领域则利用它来测算桥梁、船只、塔架的结构设计。
229 人赞同了该回答
答: 实际上,圆周率π的存在渗透到我们生活的方方面面,例如在音乐演奏中,音符之间的相对位置和节奏变化,甚至可以使用π来进行精准的计算。还有很多科学研究领域也离不开它的帮助,比如天体物理学、量子力学等。可以说,π是连接理论与实践的重要桥梁,它推动着人类文明的发展。
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答: 是的,圆周率π是一个无限不循环的小数。这意味着它的数字序列永远不会重复结束。尽管我们已经计算了许多位数的π,但我们还无法完全确定它的最后一位是什么,它一直延伸下去,没有穷尽的边界。
223 人赞同了该回答
答: 尽管无法计算出所有位数,但我们可以确信圆周率π是无限长的。这是数学界的一项公认的成果,并且在实践中也被证明了无数次。我们对π的研究还在不断深入,也许随着科技的发展,有一天我们会找到更先进的方法来理解它的奥秘。
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