π的“马拉松计算”

圆的周长同直径的比值,一般用π来表示,人们称之为圆周率。在数学史上,许多数学家都力图找出它的精确值。约从公元前 2 世纪,一直到今天, 人们发现它仍然是一个无限不循环的小数。因此,人们称它为科学史上的“马拉松”。

关于π的值,最早见于中国古书《周髀算经》的“周三经一”的记载。东汉张衡取π = 3.1466(又取π = 10)。第一个用正确方法计算π值的,要算我国魏晋之际的杰出数学家刘徽,他创立了割圆术,用圆内接正多边形的边数无限增加时,其面积接近于圆面积的方法,一直算到正 192 边形,算得π

= 3.14124,又继续求得圆内接正3072边形时,得出更精确的π = 3927 = 3.1416,

1250

割圆术为圆周率的研究,奠定了坚实可靠的理论基础,在数学史上占有十分重要的地位。

随后,我国古代数学家祖冲之又发展了刘徽的方法,一直算到圆内接正

355 22

24576边形,求出3.1415926<π<3.1215927,又求得π = 113 (密率),π = 7

(约率),使中国对π值的计算领先了1000年。为此,有人建议把π = 355 称为

113

“祖率”,以纪念祖冲之的杰出贡献。

17 世纪以前,各国对圆周率的研究工作仍限于利用圆内接和外切正多边形来进行。1427 年伊朗数学家阿尔·卡西把π值精确计算到小数 16 位,打破祖冲之千年的记录。1596 年荷兰数学家鲁多夫计算到 35 位小数,当他去世以后,人们把他算出的π数值刻在他的墓碑上,永远纪念着他的贡献(而这块墓碑也标志着研究π的一个历史阶段的结束,欲求π的更精确的值,需另辟途径)。

17 世纪以后,随着微积分的出现,人们便利用级数来求π值,1873 年算

至 707 位小数,1948 年算至 808 位,创分析方法计算圆周率的最高纪录。1973 年,法国数学家纪劳德和波叶,采用 7600CDC 型电子计算机,将π

值算到 100 万位,此后不久,美国的科诺思,又将π值推进到 150 万位。1990

年美国数学家采用新的计算方法,算得π值到 4.8 亿位。

早在 1761 年,德国数学家兰伯特已证明了π是一个无理数。

将π计算到这种程度,没有太多的实用价值,但对其计算方法的研究, 却有一定的理论意义,对其他方面的数学研究有很大的启发和推动作用。