圆周率 π 的 9 个奇妙事实,你了解几个呢?( 二 )


根据《圆周率的历史》 , 1949 年至 1967 年间 , 圆周率的已知小数位数从 2037 猛增至巴黎 ENIAC 型计算机 CDC6600 得出的 50 万 。而在 2019 年圆周率那天 , 谷歌工程师利用云计算更是计算到小数点后 31.4 万亿位 , 刷新了新的世界记录 。
手算圆周率的方法

圆周率 π 的 9 个奇妙事实,你了解几个呢?

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可以用最原始的方法计算圆周率 , 可以用一把尺子、一个圆罐和一根细绳、或者用一把圆规和一支铅笔来完成这项任务 。用罐头法的缺点也很明显 , 首先我们需要是一个完美的圆形 , 还有能否准确围绕其周长绕一圈绳子也将直接影响其精确度 。同样 , 用圆规画个圆 , 然后用尺子测量其直径或半径 , 也对准确和精度也需要较高挑战 。
而更精确的选择是使用几何方法 , 比如割圆术 。把一个圆分成多个部分(就像八片或十片切开的披萨一样) 。然后 , 计算一条直线的长度 , 这条直线将把切片变成有两边相等的等腰三角形 。加上所有的边对 π 产生粗略的近似 。当分割的片段越多 , 对 π 的逼近就越精确 。
π 的发现
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最早有记载的对圆周率估值在古埃及和巴比伦 , 在 4000 年前 , 古巴比伦人就知道了 π 的存在 。科学家发现一块公元前 1900 年到公元前 1680 年间的巴比伦泥板上显示出圆周率为  , 而公元前 1650 年 , 埃及的著名数学文献之一的莱因德数学纸草书上记录其值为。
在《圣经》中对于 的近似值也这样描述过:"他又铸一个铜海 , 样式是圆的 , 高五肘 , 径十肘 , 围三十肘 。" 其中肘就是用来估计 π 值的一个古老的长度单位 , 一肘相当于从手肘到中指尖的长度(估计大约 46 厘米) 。
希腊数学家阿基米德(公元前 28—212 年)用圆内接多边形和相似圆外切多边形 , 当边数足够大时 , 两多边形的周长便一个由上 , 一个由下的趋近于圆周长 。他先用六边形 , 以后逐次加倍边数 , 到了九十六边形 , 阿基米德计算出其面积 , 并且指出圆周率的值在 223/71<π<22/7 。
我国数学家祖冲之(公元 429~500)利用某种近似的方法计算出了 的近似值是。直到16世纪 , 阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了这一纪录 。
π 符号的诞生
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欧拉
在把符号 π 专指圆周率之前 , 数学家们不得不说一长串数值来代表它 。据考古学家对古书的研究 , 在一本老书中发现了一个拉丁短语“quantitas in quam cum multiflicetur diameter, proveniet circumferencia” , 意指“乘以直径可以等于周长的定量” , 也就是圆周率 π 了 。
而 π 第一次被提到是在一个鲜为人知的数学家威廉·琼斯(William Jones)的书中 , 他在 1706 年的《帕尔马里奥·马塞索斯概要》(Synopsis Palmariorum Matheseos)一书中使用了 希腊字母 π 代指圆周率 。琼斯选用了 π 的原因可能是因为它是希腊文中“周边”一词“περιφ?ρεια”的第一个字] 。
巴塞尔问题是一个著名的数论问题 , 就是计算所有平方数的倒数和的准确值是什么 , 这个问题难倒了之前的数学家 。1735年 , 伟大的瑞士数学家欧拉解决了 , 找到它与 π 的关系 。

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在 1736 年 , 欧拉在他的新书《力学》里用到的 π 这个符号 , 并且由于他频繁会与欧洲各国数学家通信往来讨论数学问题 , 其他数学家就纷纷接受这种用法 , 于是将 π 指代为圆周率传播开来 , 推广到整个世界 。
π 是正规数吗?尽管数学家已经揭开了这个无理数的许多谜团 , 但仍然有一些问题还等着人们进一步探索 。比如 , 无穷无尽的 π 如此神秘 , 它属于正规数(Normal Number)吗?
截止目前为止 , 数学家仍然不知道圆周率是否属于所谓的正规数(即所有数字出现频率相同的数) , 或者说这个数字中的 0 到 9 出现的概率是不是平均为 10% , 而两位数值的任何组合(比如"36")也平均为 1% 的概率出现 。在 arXiv 杂志 2016 年 11 月 30 日出版的预印本上 , 作者Peter Trueb计算出 , 至少根据前 2.24 万亿的数字 , 数字 0 到 9 的频率表明 π 是正规数 。这样基于实验证据 , 数学家猜想它很可能是正规数 。当然考虑到 π 有无穷多个数字 , 唯一能证明这一点的方法就是给出严格的数学证明 。