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圓周率是如何被古人計算出的?

 在武俠小說《英雄志》中,儒生盧云練武練到癡狂,想從中尋找“仁”的宗義,終有一天,他茅塞頓開,“畫圓為方,仁者之風(fēng)也”,他找到了圓的替代品——正十七邊形,正十七是方,正十七也是圓,卻似方非方,若圓又非圓,“圓中有方,方中有圓”乃是一種境界。

 

  不僅武俠小說中有方圓的思想,禪學(xué)中也有所涉及,“方圓之人”是無數(shù)哲人畢生追求的禪境。外圓內(nèi)方,既不忘治國平天下的抱負,又能圓融通達地協(xié)調(diào)運籌。其實,數(shù)學(xué)上也有“方圓”理論的存在,圓周率π就是最好的證明,說到圓周率,我們都知道它就是圓的周長和直徑之間的固定倍數(shù)關(guān)系,這是一個無限不循環(huán)小數(shù),小時候,我們都曾搖頭晃腦的背過π的值,3.1415926...,但是,大家知道這個復(fù)雜的數(shù)是怎么來的嗎?這又和“方圓”有著怎樣的關(guān)系?

  人們很早就注意到了圓周率的存在,生產(chǎn)活動時,人們觀察到輪子轉(zhuǎn)一圈的長度(即圓的周長)和其直徑之間有固定的聯(lián)系,通過粗糙的測量計算發(fā)現(xiàn)圓的周長總是直徑的3倍多。最早記載見于約2000多年前的《周髀算經(jīng)》,其中提到“周三徑一”,這就是古率。漸漸地,人們發(fā)現(xiàn)古率有著很大的誤差,圓周率應(yīng)是"圓徑一而周三有余",但是余多少呢,卻沒有統(tǒng)一的意見。

 

  直到三國時期,劉徽發(fā)明了一個科學(xué)方法來計算圓周率,即"割圓術(shù)",所謂割圓術(shù),就是不斷倍增圓內(nèi)接正多邊形的邊數(shù)以求出圓周長,很好理解,既然無法直接計算圓的周長,那就找它的近似值,怎么去逼近呢?利用圓內(nèi)接正多邊形,隨著正多邊形邊數(shù)的增加,它會越來越貼近圓的邊,計算也就越接近真實值。劉徽一鼓作氣,一直算到圓的內(nèi)接96邊形,求得π=3.14,無獨有偶,古希臘著名數(shù)學(xué)家阿基米德求圓周率時也采用了逼近法,他分別計算了圓的外切和內(nèi)接96形,給出了圓周率的范圍

,不得不說,大師的智慧和毅力是我們常人無法企及的。

祖沖之


  之后的祖沖之更是厲害,他站在前人的肩膀上,再加上自己的不懈鉆研和反復(fù)演算,竟將π值精確到了3.1415926與3.1415927之間,并給出了π的兩個分?jǐn)?shù)形式的近似值約率為22/7,密率為355/113。祖沖之到底采用什么方法算出這一結(jié)果的,現(xiàn)在已無從知曉,但如果他是按劉徽的"割圓術(shù)"方法來求的話,要得到如此精確的一個結(jié)果就要計算到圓內(nèi)接16384邊形,的確讓人咋舌。

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