漫谈数学——国际数学日(π日)

漫谈数学——国际数学日

数学之美系列1


可能没有一个数字像π那样神秘、浪漫、被误解或激发人们的兴趣。

                            ——威廉·舒哈夫

                            《π的自然与历史》






01

『3.14“国际数学日”的由来』

2020年3月14日,是人类第一个“国际数学日”,也叫π日(Pi Day),你们知道为什么吗?因为“ 3.14”是圆周率数值最接近的数字。

2019年11月26日联合国教科文组织第四十届大会上正式宣布,3月14日为“国际数学日”。这个节日旨在鼓励、庆祝、支持和协助国际数学活动,以进一步发展数学。每年的3月14日,全球各地的一些数学爱好者会在凌晨或下午1时59分或下午3时9分(15时9分)庆祝,以象征圆周率精确到小数第5位的近似值3.14159,有时甚至精确到26秒,以象征圆周率精确到小数第7位近似值3.1415926。

圆周率(π)是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示,是一个在数学及物理学中普遍存在的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比,是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。



02

『圆周率的历史

提到圆周率,大家首先想到的应该就是著名数学家刘徽和祖冲之了。


刘徽

刘徽(约225年—约295年)是魏晋时期的著名数学家,中国古典数学理论的奠基人之一,著作有《九章算术注》、《海岛算经》。在几何方面,他提出“割圆术”,科学地求出了圆周率π=3.1416的结果。他从直径为2尺的圆内接正六边形开始割圆,每次边数倍增,算到192边形的面积,得到π=157/50=3.14,又算到3072边形的面积,得到π=3927/1250=3.1416,称为“徽率”。正所谓“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣。”这也是中国古代极限观念的佳作。


祖冲之

祖冲之(429-500)南北朝时期杰出的数学家、天文学家。说到圆周率,我们脑海中首先想到的应该就是祖冲之。他在刘徽开创的“割圆术”的基础上,首次将“圆周率”精算到小数第七位,即在3.1415926和3.1415927之间。祖冲之对圆周率数值的精确推算值,对于中国乃至世界是一个重大贡献,直到15世纪初,阿拉伯数学家阿尔·卡西才打破了祖冲之保持近千年的纪录。后人将之命名为“祖冲之圆周率”,简称“祖率”。


03

『圆周率新纪录』

2021年8月,瑞士格劳宾登应用科学大学的一个研究团队宣布,他们利用正在达沃斯建立的“数据分析、可视化和模拟中心 ”(DAViS)的超级计算机,将圆周率算到了小数点后的62.8万亿位。

为何科学家对π如此执着?

凡是涉及到“圆”或者“球”都与圆周率密切相关,而不管是在微观世界还是宏观世界,这些形状都随处可见,正因为如此,很多科学研究以及应用领域中都需要用到π。

最初在基础数学中,圆周率主要用于计算,以确定圆的周长和面积,以及球体的体积和表面积。在物理学中,圆周率常用于公式中,因为物理学中许多物体都是球形的,包括行星。现在π在建筑、音乐、通信、医疗程序、航空旅行和太空飞行等大多数计算中都会用到。


END





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