π的世界纪录
说起圆周率π,大都能背出它的值是 3.141592⋯⋯,现在,π值已经计算到了小数点后 200037 位。你知道圆周率的发展历史吗?
圆周率是求圆的周长、圆面积、球体积时经常用到的。它的值许多数学家都曾计算过。在国外,阿基米德曾求得圆周率的 2 位小数的精确值。在我国也很早就有人研究过。成书于西汉初年的《周髀算经》,就有“周三经一” 的说法,认为圆周率是“3”。到了西汉末年,数
学家刘歆又得出 3.147 的π值;时至东汉,张衡则用
= 3. 1622和 92 这两个
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数值作为圆周率。虽然刘歆、张衡的计算结果远比“3”精确,而且 10也是
世界上最早的记录,但这些值多缺乏理论基础。怎样用科学的方法计算圆周率呢?
三国时有个数学家叫刘徽率先闯出了这条路。他用割圆术,求出了圆周率是 3.14。然而仍有人不满意,这个人就是南北朝的祖冲之。
祖冲之于公元 429 年生于今河北涞源县。祖冲之从儿时起就对数学着了迷。每当父辈用“算筹”来计算时,他就会瞪着好奇的大眼睛,默默地看着。随着年龄的增长,他开始研究前人的成果。
一天,他在阅读刘徽的《九章算术》时,萌发了继续研究圆周率的念头。不久便开始了他的计算工作,当时没有先进的计算工具,所用的只是一些作为算筹的小竹棍。祖冲之便利用这些小棍作为计算工具不停地计算。他从多边形,到 24 边,一直到 12288 边形,一双手也被磨出了厚厚的茧。经过多年努力,终于得出了较精确的结论,这个结论用现代数学方法表示就是:
3.1415926<π<3.1415927
这个数值在当时是世界上最精确的。直到 1000 年之后,才有人打破了这个纪录。
除此外,祖冲之还用两个分数形式的近似值表示圆周率,其中比较精确
的叫做密率,即π = 355 。另一个叫约率,即π = 22 。
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密率是分子分母都在 1000 以内分数形式的最佳近似值。这个近似值直到
1573 年才由德国的奥托求出,与此同时,荷兰工程师安托尼兹也计算出了这
个近似值。但他们比祖冲之要晚1000多年。西方把π = 355 称为“安托尼兹率”,
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而日本数学家三上义夫认为,这项荣誉应属中国的祖冲之,因此他建议把 355
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叫做“祖率”。
历史已翻开了新的一页,但祖冲之的贡献永垂青史。后人在此基础上也进行了不断地探索,见下表:
计算π值的世界记录
获得时间 |
计算者 |
小数点以后的正确位数 |
---|---|---|
公元前 20 世纪 |
埃及人、巴比伦人 |
1 |
公元前 3 世纪 |
阿基米德(古希腊) |
2 |
公元 3 世纪 |
刘徽(中) |
2 |
公元 5 世纪 |
祖冲之(中) |
7 |
公元 15 世纪初叶 |
阿尔·卡西(阿拉伯) |
16 |
1596 年 |
鲁道夫(德) |
20 |
1610 年前 |
鲁道夫(德) |
35 |
1794 年 |
凯洛格·冯·贝格男爵 |
136 |
1851 年 |
威廉·向克斯(英) |
318 |
1852 年 |
威廉·向克斯(英) |
527 |
1944 ~ 1945 年 |
福格逊(英) |
540 |
1946 年 |
福格逊(英) |
620 |
1947 年 1 月 |
福格逊(英) |
710 |
1949 年 6 月 |
史密斯·伦奇(美) |
1118* |
1958 年 1 月 20 日 |
弗朗索瓦·裘纽斯(法) |
10000 |
1959 年 7 月 20 日 |
让·盖尤(法) |
16167 |
1961 年 7 月 29 日 |
丹尼尔·向克斯、伦奇(美日) |
100265 |
1966 年 2 月 26 ~ 27 日 |
让·盖尤、菲里德(法) |
250000 |
1967 年 2 月 25 日~ 26 日 |
让·盖尤、荻商普(法) |
500000 |
1973 年 5 月 24 日 |
让·盖尤、鲍耶(法) |
1001250 |
1981 年 6 月 18 日~ 7 月 1 日 |
三和和宪、金田康正(日) |
2000037 |