拉出圆周率的数字
David Austin
关键词: 圆周率, 算法
大自然给了我们许多不容易被人类数字系统表示的重要常数,如π和e。例如,π的前50位数字
π=3.14159265358979323846264338327950288419716939937510…
只提供了这个重要数的一个逼近,因而我们觉得有必要更深入地了解这样的数。我们也可能会问这些重要的常数之间是否有关联。例如,乍一看,π和e似乎在不同的数学领域出现,所以如果发现它们的值可通过简单的方式联系在一起,这将是非常值得注意的。
在这篇文章中,我们将探讨圆的周长与直径的比π怎样以惊人的精度计算出来。事实上,我们将看到如何深入到π的十六进制表示的内部来计算我们希望的任何位数。我们还将介绍相关的新算法,使我们能够探讨各种数值常数是否存在简单的关系。
虽然现实世界的应用不需要准确到50位数字的π,然而计算π的历史是丰富的,其动机主要是出于我们自己的好奇心。对于计算科学家来说,计算问题提出像“数如何有效地相乘”这样的技术性挑战,他们的解决
有着广泛的应用。
早期的圆周率计算
古希腊数学家阿基米德是仔细研究π的先驱之一。他的技术从一个周长为2π的单位圆开始,然后用内接和外切正多边形的周长来逼近圆周长。
例如,下图所示的两个正六边形的周长将给出π的上、下界。
通过增加多边形的边数,我们可以得到更好的上下界。
如果令an和bn分别表示外切n-边形(标以红色)和内接n-边形(标以蓝色)的周长,则有
bn<2π
原文链接:
http://www.ams.org/samplings/feature-column/fcarc-pi
作 者:
David Austin,Grand Valley State University
翻 译:
丁玖,密执安州立大学博士,南密西西比大学数学教授
校 对:
汤涛,香港浸会大学数学讲座教授