自從加入了城邦的書虫俱樂部之後,書越買越多,家裡快成小圖書館了。不過隨時手邊有書可讀,也是蠻不錯的。
自國中學幾何以來,就說「π」 這個數是個非常奧妙的數字,但是卻從來不知道其所為何來?花二、三小時看完"神奇的 π"這本小書,終於為長久以來心中的疑惑,找到了解答。
π 的由來,應該是由土地量測與建築的問題而來的,所以一開始是為了"化圓為方"而有了圓周率的計算,各種的測量結果,給出不同準確度的π值大小。後來的達文西曾給出了一個最特別的解法:
如果讓圓的厚度等於此圓半徑的一半(r/2),則將圓延著直線滾一圈後,所壓過的矩形面積( r/2 × 2 π r )即等於圓面積( π r 2),
算是蠻聰明的作法,不過並沒有真正給出 π 值的大小。π的近似值從3、256/81、3又1/7、3又1/8、√10、…等不同的測量結果都出現過。
比較好玩的是幾種像聖經密碼般的說法:
- 聖經中提到圓周率為「3」,但希伯來文的「圓周」的讀法對換成數值後為111 與106,將111除以106再乘以3,就會得到
111÷106×3 =3.14150943..........
- π 是第16個希臘字母 (16=42);唸做~pi,p是第十六個英文字母(16=42)、i則是第九個(9=32),二者相加得到25(16+9=25=52)、相乘得到144(16×9=144=122),9÷16=0.5625 (=0.752) ==> 圓中有方、方中有圓。
直接量測的方法,畢竟精準度有限。後來人們發現可以利用多邊形來逼近圓形,進而求出圓周長來。所以像祖沖之父子做出24,576個多邊形來近似,得到355/113的近似值來,應該已經算是不人道的做法了…沒想到還有位德國人Ludolf,竟然做到超過三百二十億邊的內接、外切多邊形逼近到二十位小數的準確度,毅力很可怕!
不過之後,人們就又發現了連結到三角函數,可以利用類似 tan(π/4)=1 的等式反求出π來,π/4=arctan 1,而
arctan x=x-x3/3+x5/5-x7/7+x9/9-x11/11.......。
剩下的就是比不同的等式,級數的收斂速度了………。
再來電腦發明後,π的計算轉成了電腦計算能力的評估方式,由計算π值到某位小數所需的時間快慢,當成電腦計算能力好壞的指標 (Super PI)……。
所以近來偶爾會聽到有某某人可以把π背到小數以下×× ×位………,則又是π的新功能。
要背圓周率也是有方法的,像這首英文詩可以得到12位小數:(每個單字的字母數)
See | , | I | have | a | rhyme | assisting | my | feeble | brain, |
3 | . | 1 | 4 | 1 | 5 | 9 | 2 | 6 | 5, |
its | tasks | oft-times | resisting. | ||||||
3 | 5 | 8 | 9 |
至於這首詩則可以得到31位小數
(3.1415926535897932384626433832795):
Sir, I bear a rhyme excelling
In mystic force and magic spelling
Celestial sprites elucidate
All my own striving can't relate.
Or locate they who can cogitate
And so finally terminate. Finis.
唸過物理的人大概會比較喜歡這個句子,雖然只能提供十五位小數:
How I like a drink,
alcoholic of course,
after the heavy lectures
involving quantum mechanics.
不過最簡單、好記的應該算是這一個:
How I wish I could calculate pi.
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延伸閱讀:
- Buffon 投針試驗:當圓周率計算遇上機率論
-
3.14.2008/3月14日,科學「好人」的拍節
-
From 牽手(KanChue):
But the best of all is – I had a cherry that day :-)
The Pi Day (March 14) is also Albert Einstein's birthday.
- 牛頓對 π 的微積分推導 (flash):http://www.ltrc.mcmaster.ca/newton/pi.htm