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1 # 火星一號
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2 # 火星一號
我們知道,圓的周長和直徑的比值是一個常數,這個常數我們稱之為圓周率,用希臘字母π表示。從π的定義出發,只要知道圓的周長和直徑,就能算出π的大小。然而,我們根本無法精確測量出圓的周長和直徑,透過這樣的直接測量方法所計算出的π只是一種近似值,而無法得到π的精確值。因此,想要計算出精確的π,只能藉助間接的方法。
兩千多年前的古希臘數學家阿基米德首次透過間接方法來計算π。阿基米德作出了圓的內接和外切正多邊形,只要邊越多,正多邊形的周長就越接近圓的周長,這樣就能得到π的上下限。在把正多邊形作到96邊之後,阿基米德得到π的範圍是:3.1408<π<3.1429。在阿基米德之後大約600年,中國數學家祖沖之利用劉徽的割圓術,計算出了圓的內接正12288邊形的面積,得出π的範圍是3.1415926<π<3.1415927,這個結果領先世界800年。
不過,上述的幾何方法存在侷限性,隨著正多邊形的邊越來越多,計算越來越繁瑣,難以得到圓周率小數點後的更多位數。直到16世紀,無窮級數的發展給圓周率的計算方法帶來了革命性的變化。人們相繼發現了諸多能夠計算出π的無窮級數,例如萊布尼茲級數:
只要項數取得越多,就能得到越精確的π。但使用無窮級數的方法還有收斂速度的問題,如果收斂速度慢,則需要計算更多的項數才能得到滿意的結果。例如,萊布尼茲級數的收斂速度相當緩慢,在計算到50萬項時,才能得到π的正確前5位小數位。因此,只有藉助收斂速度快的無窮級數,才能快速計算出精確的π。例如,印度數學家拉馬努金髮現的公式:
在計算機的幫助下,人們透過收斂速度較快的無窮級數,已經計算出了22萬億位的圓周率小數位。
我們知道,圓的周長和直徑的比值是一個常數,這個常數我們稱之為圓周率,用希臘字母π表示。從π的定義出發,只要知道圓的周長和直徑,就能算出π的大小。然而,我們根本無法精確測量出圓的周長和直徑,透過這樣的直接測量方法所計算出的π只是一種近似值,而無法得到π的精確值。因此,想要計算出精確的π,只能藉助間接的方法。
兩千多年前的古希臘數學家阿基米德首次透過間接方法來計算π。阿基米德作出了圓的內接和外切正多邊形,只要邊越多,正多邊形的周長就越接近圓的周長,這樣就能得到π的上下限。在把正多邊形作到96邊之後,阿基米德得到π的範圍是:3.1408<π<3.1429。在阿基米德之後大約600年,中國數學家祖沖之利用劉徽的割圓術,計算出了圓的內接正12288邊形的面積,得出π的範圍是3.1415926<π<3.1415927,這個結果領先世界800年。
不過,上述的幾何方法存在侷限性,隨著正多邊形的邊越來越多,計算越來越繁瑣,難以得到圓周率小數點後的更多位數。直到16世紀,無窮級數的發展給圓周率的計算方法帶來了革命性的變化。人們相繼發現了諸多能夠計算出π的無窮級數,例如萊布尼茲級數:
只要項數取得越多,就能得到越精確的π。但使用無窮級數的方法還有收斂速度的問題,如果收斂速度慢,則需要計算更多的項數才能得到滿意的結果。例如,萊布尼茲級數的收斂速度相當緩慢,在計算到50萬項時,才能得到π的正確前5位小數位。因此,只有藉助收斂速度快的無窮級數,才能快速計算出精確的π。例如,印度數學家拉馬努金髮現的公式:
在計算機的幫助下,人們透過收斂速度較快的無窮級數,已經計算出了22萬億位的圓周率小數位。