圆周率是谁发明的
圆周率是谁发明的推荐文章1:祖冲之与圆周率的故事
祖冲之是世界上第一个把圆周率的准确数值计算到小数点以后七位数字的人。直到一千年后,这个记录才被阿拉伯数学家阿尔·卡西和法国数学家维叶特所打破。
祖冲之提出的它研究和计算的结果,证明圆周率应该在3.1415926和3.1415927之间,也是直到一千年以后,才由德国称之为“安托尼兹率”,还有别有用心的人说祖冲之圆周率是在明朝末年西方数学传入中国后伪造的,这是有意的捏造。
记载祖冲之对圆周率研究情况的古籍是成书于唐代的史书《隋书》,而现传的《隋书》有元朝大德丙午年(公元1306年)的刊本,其中就有和其他现传版本一样的关于祖冲之圆周率的记载,事在明朝末年前三百余年。而且还有不少明朝之前的数学家在自己的著作中引用过祖冲之的圆周率,这些事实都证明了祖冲之在圆周率研究方越的成就。
那么,祖冲之是如何取得这样重大的科学成就呢?可以肯定,他的成就是建立在前人研究的基础之上的。从当时的数学水平来看,祖冲之很可能是继承了刘徽所创立和面卓首先使用的割圆术,并且加以发展,因此获得了超越前人的重大成就。
在前面,我们提到割圆术时已经知道了这样的结论:圆内接正n边形的边数越多,各边长的总和就越接近圆周的实际长度。但因为它是内接的,又不可能把边数增加到无限多,所以边长总和永远小于圆周。
祖冲之按照刘徽的割圆术之法,设了一个直径为一丈的圆,在圆内切割计算。当他切割到圆的内接一百九十二边形时,得到了“徽率”的数值。但他没有满足,继续切割,作了三百八十四边形、七百六十八边形……一直切割到二万四千五百七十六边形,依次求出每个内接正多边形的边长。最后求得直径为一丈的圆,它的圆周长度在三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒七忽到三丈一尺四寸一分五厘九毫二秒六忽之间,上面的那些长度单位我们现在已不再通用,但换句话说:如果圆的直径为1,那么圆周小于3.1415927、大大不到千万分之一,它们的提出,大大方便了计算和实际应用。
要作出这样精密的计算,是一项极为细致而艰巨的脑力劳动。我们知道,在祖冲之那个时代,算盘还未出现,人们普遍使用的计算工具叫算筹,它是一根根几寸长的方形或扁形的小棍子,有竹、木、铁、玉等各种材料制成。
通过对算筹的不同摆法,来表示各种数目,叫做筹算法。如果计算数字的位数越多,所需要摆放的面积就越大。用算筹来计算不象用笔,笔算可以留在纸上,而筹算每计算完一次就得重新摆动以进行新的计算;只能用笔记下计算结果,而无法得到较为直观的图形与算式。
因此只要一有差错,比如算筹被碰偏了或者计算中出现了错误,就只能从头开始。要求得祖冲之圆周率的数值,就需要对九位有的小数进行15927加、减、乘、除和开方运算等十多个步骤的计算,而每个步骤都要反复进行十几次,开方运算有50次,最后计算出的数字达到小数点后十六、七位。
今天,即使用算盘和纸笔来完成这些计算,也不是一件轻而易举的事。让我们想一想,在一千五百多年前的南朝时代,一位中年人在昏暗的油灯下,手中不停地算呀、记呀,还要经常地重新摆放数以万计的算筹,这是一件多么艰辛的事情,而且还需要日复一日地重复这种状态,一个人要是没有极大的毅力,是绝对完不成这项工作的。
这一光辉成就,也充分反映了我国古代数学高度发展的水平。祖冲之,不仅受到中国人民的敬仰,同时也受到世界各国科学界人士的推崇。1960年,苏联科学家们在研究了月球背面的照片以后,用世界上一些最有贡献的科学家的名字,来命名那上面的山谷,其中有一座环形山被命名为“祖冲之环形山”。
祖冲之在圆周率方面的研究,有着积极的现实意义,适应了当时生产实践的需要。他亲自研究过,并用最新的圆周率成果修正古代的量器容积的计算。
古代有一种量器叫做“釜”,一般的是一尺深,外形呈圆柱状,那这种量器的容积有多大呢?要想求出这个数值,就要用到圆周率。祖冲之利用他的研究,求出了精确的数值。
他还重新计算了汉朝刘歆所造的“律嘉量”(另一种量器,与上面提到的 都是类似于现在我们所用的“升”等量器,但它们都是圆柱体。),由于刘歆所用的计算方法和圆周率数值都不够准确,所以他所得到的容积值与实际数值有出入。祖冲之找到他的错误所在,利用“祖率”校正了数值。为人们的日常生活提供了方便。
以后,人们制造量器时就采用了祖冲之的“祖率”数值。祖冲之在前人的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,将圆周率推算至小数点后7位数,并得出了圆周率分数形式的近似值。
祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从查考;如果设想他按刘徽的“割圆术”方法去求的话,就要计算到圆内接16000多边形,这需要花费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!
据《隋书·律历志》记载,祖冲之以一忽(一丈的一亿分之一)为单位,求直径为一丈的圆的周长,求得盈数为3.1415927、肭数为3.1415926,圆周率的真值介于盈肭两数之间。
《隋书度量衡》没有具体说明祖冲之是用什么方法计算出盈肭两数的。一般认为,祖冲之采用的是刘徽的割圆术,但也有别的多种猜测。这两个近似值准确到小数第7位,是当时世界上最先进的成就。
直到一千多年以后,15世纪阿拉伯数学家卡西和16世纪法国数学家F.韦达才得到更精确的结果。祖冲之确定了π的两个渐近分数,约率22/7和密率355/113。
其中密率355/113(≈3.1415929)西方直到16世纪才由德国人V.奥托发现。它是三个成对奇数113355再折两段组成,优美、规整、易记。为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家把圆周率π的密率叫做“祖率”。
祖冲之在数学领域的成就,只是中国古代数学成就的一个方面。实际上,14世纪以前中国一直是世界上数学最为发达的国家之一。比如几何中的勾股定理,在中国早期的数学专著《周髀算经》(大约于公元前2世纪成书)中即有论述;成书于公元1世纪的另一本重要的数学专著《九章算术》,在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则;13世纪时,中国就已经有了十次方程的解法,而直到16世纪,欧洲才提出三次方程的解法。(|今日头条)
圆周率是谁发明的推荐文章2:圆周率都已算到31.4万亿位,再算下去有什么意义?
在今年的圆周率日(3月14日)当天,人类打破了一项新的世界纪录——圆周率的小数位被前所未有地算到了31.4万亿位。那么,不断计算圆周率有什么实际意义呢?难道数十万亿小数位的圆周率还不够用吗?
早在三千多前,人们就已经开始使用圆周率。古人发现,无论是多大的圆,它的周长和直径之比总是一个固定的常数,这就是圆周率。但圆周率一直没有被精确计算出来,人们想尽一切办法来提高计算圆周率的精度。
最早计算圆周率的严谨方法是割圆术,古希腊和中国的数学家都不约而同地使用了这种方法。我国数学家祖冲之通过这样的方法把圆周率的小数位准确算到了第6位,这个精度在此后800年里一直保持世界第一。
从16世纪开始,数学家采用效率更高的无穷级数来计算圆周率。圆周率可以表示为无穷数列之和,一个代表性的例子是圆周率的莱布尼茨公式:
尽管计算圆周率的效率提高了不少,但这个常数的小数位似乎一直没能算完。到了1761年,数学家终于证明了圆周率的小数位是算不完的,因为它是一个拥有无穷无尽不循环小数位的无理数。
拉马努金发现的圆周率计算公式
此后,人们计算圆周率再也不是为了算尽小数位,而是不断提高小数位。除了圆周率的拉马努金公式这样收敛速度非常快的公式之外,还有计算速度更快的迭代算法。再通过超级计算机,人类现在可以把小数位一直算到31.4万亿位。
虽然我们已经算出了圆周率的诸多小数位,但我们实际所用到的位数很少。在生活中,带两个小数位的圆周率足够用了。即便是在精度要求非常高的航天领域,也用不到带20个小数位的圆周率。
在理论物理计算某些与圆周率有关的常数或者参数时,需要非常高的精度,但这也只需要带32个小数位的圆周率。如果用带40个小数位的圆周率来计算半径465亿光年的可观测宇宙的体积,所得结果的偏差还没有一个氢原子大。
那么,明知圆周率算不尽,为什么人类还在无休止地计算下去呢?这样有什么实际意义呢?
人类计算圆周率的历史由来已久,计算机刚被发明不久之后就被拿来计算圆周率,这种做法就被一直沿用下去,用于检验超级计算机的性能。另外,计算圆周率还有一个十分单纯的目的,那就是不断打破世界纪录,拓展人类的未知领域。
圆周率是谁发明的推荐文章3:数学天才圆周率的创始人——祖冲之
祖冲之:古代数学天才与“圆周率”的传奇
在中国历史的长河中,涌现出无数杰出的科学家和数学家,其中祖冲之无疑是一个璀璨的明星。他不仅在数学领域取得了卓越的成就,还在天文学、机械工程等多个领域留下了深远的影响。本文将带您走进祖冲之的世界,探索这位古代数学天才的传奇故事,以及他在圆周率方面的惊人贡献。
一、祖冲之的生平与背景
祖冲之(429年-500年),字文韬,号冲之,南北朝时期的著名数学家和天文学家。他出生在今天的江苏省,出身于一个学术氛围浓厚的家庭。祖冲之的父亲祖暅是一位著名的学者,从小就对祖冲之进行严格的教育,培养了他对数学和科学的浓厚兴趣。
在那个时代,数学并不是一门独立的学科,而是与天文学、历法等紧密相连。祖冲之在学习过程中,逐渐对这些领域产生了浓厚的兴趣,并在后来的研究中表现出色。他不仅继承了前人的成果,还进行了大量的原创性研究,成为了当时最具影响力的科学家之一。
二、圆周率的计算与突破
祖冲之最为人称道的成就是他对圆周率的计算。他在《缀术》中提出了圆周率的近似值,准确到小数点后七位,即3.1415926和3.1415927。这一成就使他成为历史上第一个将圆周率精确到如此程度的数学家。
在古代,圆周率的计算一直是一个复杂而富有挑战性的课题。早在公元前3世纪,古希腊数学家阿基米德就曾通过几何方法估算出圆周率的值,但其精度远不及祖冲之。祖冲之采用了更为先进的计算方法,通过对多边形的逐步逼近,精确计算出圆周率。这一方法不仅在当时是革命性的,而且对后世的数学研究产生了深远的影响。
三、计算方法的趣味性
祖冲之的圆周率计算方法引人入胜,充满了趣味性。他采用的是一种逐步逼近的方法,即从一个正六边形开始,逐步增加边数,直到达到一个非常精确的结果。这种方法的核心在于利用多边形的周长与圆周长之间的关系,通过不断增加多边形的边数,来逼近圆的周长。
想象一下,祖冲之在计算过程中,手中拿着竹简,满脸专注地进行着复杂的计算。他在地上画出一个个多边形,随着边数的增加,心中对圆周的理解也在不断加深。每当他计算出一个新的近似值,脸上都会露出满意的微笑。这种充满探索精神的研究过程,不仅展现了他对数学的热爱,也让我们感受到古代科学家们的智慧与坚持。
四、祖冲之的其他贡献
除了圆周率的计算,祖冲之在其他领域也有着显著的贡献。他对天文学的研究同样令人瞩目,尤其是在历法的制定方面。他参与了《大明历》的编纂工作,提出了许多关于天文现象的观察和记录方法。这些研究为后来的历法发展奠定了基础。
此外,祖冲之还在机械工程方面有所建树。他发明了一种名为“水运浑天仪”的天文仪器,能够用来观测天体的运动。这一仪器的设计理念和制造工艺在当时都是相当先进的,显示了他在工程技术方面的卓越才能。
五、祖冲之的影响与传承
祖冲之的成就不仅在他所处的时代得到了认可,更在后世的数学和科学发展中产生了深远的影响。他的圆周率计算方法被后来的数学家广泛引用,并成为了研究圆周率的重要参考。
在中国古代,祖冲之的贡献被视为数学研究的巅峰之一,后来的许多数学家都以他为榜样,继续探索和研究数学的奥秘。尤其是在宋代,数学家李冶和朱世杰等人对祖冲之的研究进行了深入的探讨,进一步推动了中国数学的发展。
六、结语:传奇数学家的永恒魅力
祖冲之的故事不仅仅是一个关于数学的传奇,更是一个关于探索与创新的故事。在古代科学相对落后的背景下,他凭借着卓越的才智和不懈的努力,创造了一个又一个令人惊叹的成就。他的圆周率计算方法至今仍被人们所传颂,成为数学史上的一座丰碑。
在今天的科技时代,祖冲之的精神依然激励着我们。无论是在科学研究还是日常生活中,我们都应该秉持探索的精神,勇于挑战未知,追求真理。祖冲之的传奇故事将永远铭刻在历史的长河中,激励着一代又一代的科学家和探索者,继续在知识的海洋中航行。
希望这篇文章能够引起读者的兴趣,展现祖冲之的非凡成就与传奇人生!如果你有任何修改意见或其他需求,请随时告诉我。
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圆周率是谁发明的推荐文章5:圆周率是如何被古人计算出的?
在武侠小说《英雄志》中,儒生卢云练武练到痴狂,想从中寻找“仁”的宗义,终有一天,他茅塞顿开,“画圆为方,仁者之风也”,他找到了圆的替代品——正十七边形,正十七是方,正十七也是圆,却似方非方,若圆又非圆,“圆中有方,方中有圆”乃是一种境界。
不仅武侠小说中有方圆的思想,禅学中也有所涉及,“方圆之人”是无数哲人毕生追求的禅境。外圆内方,既不忘治国平天下的抱负,又能圆融通达地协调运筹。其实,数学上也有“方圆”理论的存在,圆周率π就是最好的证明,说到圆周率,我们都知道它就是圆的周长和直径之间的固定倍数关系,这是一个无限不循环小数,小时候,我们都曾摇头晃脑的背过π的值,3.1415926...,但是,大家知道这个复杂的数是怎么来的吗?这又和“方圆”有着怎样的关系?
人们很早就注意到了圆周率的存在,生产活动时,人们观察到轮子转一圈的长度(即圆的周长)和其直径之间有固定的联系,通过粗糙的测量计算发现圆的周长总是直径的3倍多。最早记载见于约2000多年前的《周髀算经》,其中提到“周三径一”,这就是古率。渐渐地,人们发现古率有着很大的误差,圆周率应是"圆径一而周三有余",但是余多少呢,却没有统一的意见。
直到三国时期,刘徽发明了一个科学方法来计算圆周率,即"割圆术",所谓割圆术,就是不断倍增圆内接正多边形的边数以求出圆周长,很好理解,既然无法直接计算圆的周长,那就找它的近似值,怎么去逼近呢?利用圆内接正多边形,随着正多边形边数的增加,它会越来越贴近圆的边,计算也就越接近真实值。刘徽一鼓作气,一直算到圆的内接96边形,求得π=3.14,无独有偶,古希腊著名数学家阿基米德求圆周率时也采用了逼近法,他分别计算了圆的外切和内接96形,给出了圆周率的范围 ,不得不说,大师的智慧和毅力是我们常人无法企及的。
祖冲之
之后的祖冲之更是厉害,他站在前人的肩膀上,再加上自己的不懈钻研和反复演算,竟将π值精确到了3.1415926与3.1415927之间,并给出了π的两个分数形式的近似值约率为22/7,密率为355/113。祖冲之到底采用什么方法算出这一结果的,现在已无从知晓,但如果他是按刘徽的"割圆术"方法来求的话,要得到如此精确的一个结果就要计算到圆内接16384边形,的确让人咋舌。
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