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圓周率必須掌握的知識

生活 更新时间:2025-03-14 06:47:32

自從有了電子計算機,圓周率的計算方法就已經很少使用割圓法了, 具體方法見這篇文章,你讀完之後在家也可以計算圓周率。【最後别忘了“關注我”,分享和轉發,一起學習真正的知識。】

前幾天,瑞士科學家宣布,他們用一台“超級計算機”計算出了最新的圓周率(Pi),為小數點後62.8萬億位,用時108天又9小時。這又一次點燃了大衆對計算圓周率的熱情,圓周率的搜索一度達到熱搜前十名。其中絕大多數人都是搜索求解方法,我也看了一下,網上給的方法基本上都是割圓法。其實這個方法在中學時就已經學過了,我國古代數學家祖沖之也就是利用這個方法得到圓周率在3.1415926和3.1415927之間,這個結果領先了歐洲1000多年。理論上來說這個方法可以計算到無窮位數,但是祖沖之先生為什麼就不再計算下去了呢?大數學家歐拉和高斯們為什麼也計算的不多呢?因為這種方法涉及到開平方根,所以圓周率計算的精度受到開平方根求解的影響。

自從有了電子計算機,圓周率的計算方法就已經很少使用割圓法了,而是更多地用“蒙特卡羅”方法了。具體方法是,我們取一個正方形,在裡面作一個内切圓,我們假設正方形邊長為a,它的面積就是a^2,圓的半徑為a/2,圓的面積就是1/4Pia^2,圓面積與正方形面積之比為1/4Pi。具體在電腦中的操作如下:

圓周率必須掌握的知識(看完這篇文章你也會像大牛一樣計算圓周率)1

圖1,大正方形内的小正方形數為100個。

上面圖1中,大正方形内小正方形的個數是100,我們可以數出圖中圓未占的個數約是24個,所以圓占76個,所以1/4Pi=76/100,則Pi=3.04。

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圖2,大正方形内的小正方形數為400個。

上面圖2中,大正方形内小正方形的個數是400,我們可以數出圖中圓未占的個數約是84個,所以圓占316個,所以1/4Pi=316/400,則Pi=3.16。

圓周率必須掌握的知識(看完這篇文章你也會像大牛一樣計算圓周率)3

圖3,大正方形内小正方形的個數為900個。

上面圖3中,大正方形内小正方形的個數是900,我們可以數出圖中圓未占的個數約是196個,所以圓占704個,所以1/4Pi=704/900,則Pi=3.12888889。

圓周率必須掌握的知識(看完這篇文章你也會像大牛一樣計算圓周率)4

圖4,大正方形内小正方形的個數為1600個。

上面圖4中,大正方形内小正方形的個數是1600,我們可以數出圖中圓未占的個數約是340個,所以圓占1260個,所以1/4Pi=1260/1600,則Pi=3.15。

經過上面四幅圖,相信我們已經可以理解了這種方法,當小正方形的個數越來越多的時候,所得到的圓周率值就越精确,當小正方形的邊長可以看作零的時候,你所得到的值就是精确的。當電子計算機出現以後,我們可以讓計算機運算一次時向這個大正方形裡随機的投一個點(這個點的邊長是真正的零),這個點随機的落在這個大正方形裡的某個地方,當點數越來越多時,上面的比例也就越精确。計算機的運算速度越快,一定時間内投點的個數就越多,計算就越精确,如果想得到相同精度的計算值,運算速度快的計算機用時也越少。

以上就是現在使用最多的計算圓周率的方法,其實很多計算都是用這個方法,比如精确制導,航空航天,天氣預報,先進材料制造等等,所以這也是各個國家一直在追求超算速度的原因。

希望你已經看懂了,别忘了“關注我”,分享和轉發。

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