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圓周率計算公式推導方法大全

生活 更新时间:2025-02-11 18:22:53

圓周率日(π節)是慶祝圓周率π的特别日子。正式日期是3月14日,由圓周率最常用的近似值3.14而來。全球各地的一些大學數學系在這天舉辦派對。

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圓周率π是圓 的 周長與直徑的比值,一般用希臘字母π表示,是一個在數學及物理學中普遍存在的數學常數。π也等于圓形之面積與半徑平方之比。是精确計算圓周長 、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值。

圓周長公式 C = 2πr = πd

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古巴比倫石匾(約産于公元前1900年至1600年)清楚地記載了圓周率 = 25/8 = 3.125。

同一時期的古埃及文物,萊因德數學紙草書也表明圓周率等于分數16/9的平方,約等于3.1605。

公元前800至600年成文的古印度宗教巨著《百道梵書》顯示了圓周率等于分數339/108,約等于3.139。

古希臘大數學家阿基米德(公元前287–212 年) 求出圓周率的下界和上界分别為223/71 和22/7。

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中國古算書《周髀算經》(約公元前2世紀)的中有“徑一而周三”的記載,意即取

π=3 。

漢朝時,張衡得出

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,即

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(約為3.162)。這個值不太準确,但它簡單易理解。

中國數學家劉徽用“ 割圓術 ”

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計算出圓周率

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公元480年左右,南北朝時期的數學家祖沖之

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進一步得出精确到小數點後7位的結果,給出不足近似值3.1415926和過剩近似值3.1415927,還得到兩個近似分數值,密率

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和約率

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。密率是個很好的分數近似值,要取到

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才能得出比

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略準确的近似。

在之後的800年裡祖沖之計算出的π值都是最準确的。其中的密率在西方直到1573年才由德國人奧托(Valentinus Otho)得到,1625年發表于荷蘭工程師安托尼斯(Metius)的著作中,歐洲稱之為Metius' number。

阿拉伯數學家卡西在15世紀初求得圓周率17位精确小數值,打破祖沖之保持近千年的紀錄。德國數學家魯道夫·範·科伊倫 (Ludolph van Ceulen)于1596年将π值算到20位小數值,後投入畢生精力,于1610年算到小數後35位數,該數值被用他的名字稱為魯道夫數。

1706年梅欽計算π值突破100位小數大關,他利用了如下公式:

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其中arctan x可由泰勒級數算出。類似方法稱為“梅欽類公式”。

斯洛文尼亞數學家Jurij Vega于1789年得出π的小數點後首140位,其中隻有137位是正确的。這個世界紀錄維持了五十年。他利用了梅欽于1706年提出的數式。

到1948年英國的弗格森(D. F. Ferguson)和美國的倫奇共同發表了π的808位小數值,成為人工計算圓周率值的最高紀錄

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