本文改編自之前發(fā)表的 ScienceAlert Explainer 文章。
今天是 Pi Day。這就是這個特殊號碼受到全球慶祝的原因。
每年的 3 月 14 日,數(shù)學愛好者和數(shù)學家都會停下來思考最著名的無理數(shù) pi 已成為傳統(tǒng)。
發(fā)音為 pie,寫為π,用數(shù)字 3.14 來概括,這個看似簡單的數(shù)字現(xiàn)在提醒著我們,數(shù)學在我們的現(xiàn)代世界中是多么實用、詩意和深奧。
那么為什么 pi 會獲得榮譽呢,而不是e?還是黃金比例?我們應該從陶日相反?
不是每個人都同意 pi 值得稱贊。但這并不意味著它并非沒有魅力。
什么是 pi?
圓周率 (π) 是描述圓周長與其直徑之比的常數(shù)。這是一個無理數(shù),通常匯總到小數(shù)點后兩位,即 3.14。
想知道其余部分嗎?鑒于它永遠不會結(jié)束,因此可能需要一段時間才能寫出來。但以下是歌曲形式的前 200 位小數(shù)。試著跟著唱吧!
P 的希臘字母被選中由 18 世紀的威爾士數(shù)學教師威廉·瓊斯 (William Jones) 撰寫,最有可能代表“邊緣”。
從象征意義上講,pi 一詞被選擇代表的不僅僅是一個數(shù)字。在 18 世紀初使用之前,數(shù)量由術(shù)語和分數(shù)表示,沒有一個能充分反映難以理解的、無限長的非重復小數(shù)序列。
瓊斯可能懷疑“'直徑和周長之間的確切比例永遠無法用數(shù)字表示”,但直到 1760 年代,瑞士博學家約翰·蘭伯特 (Johann Lambert) 才提出了一種證明其非理性.
圓周率是什么時候第一次計算的?
似乎只要我們一直在研究圓,我們就已經(jīng)意識到,無論形狀的大小如何,大約需要三個直徑才能構(gòu)成一個圓周。
甚至有證據(jù)表明這個比例在數(shù)學中大約 4,000 年前,古巴比倫人明白,整齊地位于圓內(nèi)的六邊形的周長等于其半徑的六倍,因此得出的值為 3.125。
大約公元前 1650 年在古埃及制作的 Rhind 紙莎草紙(下圖)聲稱,如果您要去除“直徑的 1/9 并在剩余部分上構(gòu)建一個正方形;這與 Circle“ 具有相同的面積,相當于值 3.16049。
(大英博物館古埃及和蘇丹部/PD)
錫拉丘茲的阿基米德也很好地解決了這個問題。使用多邊形就像巴比倫人一樣,他把邊相乘,得出了一個更理論化的值,介于 3 到 1/7 之間,以及 3 到 10/71 之間。
為什么 pi 如此受歡迎?
作為所有圓的常數(shù),pi 是一個公理——一個基本原理——可以用來幫助描述整個物理學和幾何學中的各種現(xiàn)象和概念。
這使得它在分析和描述自然世界的廣泛應用程序中非常有用,從河流蜿蜒曲折到原子的結(jié)構(gòu).
即使在圓圈似乎沒有立即參與的地方,圓周率也會出現(xiàn)奇怪的外觀。例如,任意兩個整數(shù)沒有公正因子的概率 – 所描述的互素–是6/π^2.
除了其實際和數(shù)學應用之外,圓周率純粹出于詩意和審美而引起了公眾的興趣。舊金山探索館的一位名叫拉里·肖 (Larry Shaw) 的工作人員和物理學家在 1988 年的一次員工務虛會上指出,3 月 14 日的日期如何反映了圓周率的前三個數(shù)字 3.14。
從那里慶祝的一天科學和數(shù)學誕生了:Pi Day。三十多年過去了,全世界都在慶祝這一天,分享圓周率瑣事、數(shù)學問題以及烘烤最著名的圓形甜點:餡餅。
(科學警報)
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