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圆周率是谁发明的

发布时间:2021-12-27 19:20:32
圆周率是谁发明的

  问题:圆周率是谁发明的?

  答案:圆周率是祖冲之发明的。

  解析:

  据《隋书·律历志》记载,祖冲之确定了圆周率的不足近似值是3.1415926,过剩近似值是3.1415927,真值在这两个近似值之间。透过现代计算验证,如果按照割圆术计算,要得到3.1415926到3.1415927,务必求出圆内接12288边形的边长和24576边形的面积。这样求出的圆周率才能准确到小数点后7位。我国古代是用算筹计算的,因此,对9位数做上百次加、减、乘、除和开方运算,还要适当选取有效数字,保证准确的误差范围,这是一项十分艰巨复杂的计算工作,显然只有掌握纯熟的理论和技巧,具备踏踏实实、一丝不荀的研究精神,才能取得这样杰出的成就。祖冲之圆周率的不足近似值和过剩近似值,准确到小数点后7位,成为世界历史上第一次把圆周率的准确数值算到小数点后7位数字的人。用这两个近似值计算,能够满足必须精度的要求,并且十分简便,这在当时世界上十分先进,标志着我国古代高度发达的数学水平,在世界数学史上放射着异彩。直到1000年以后,1427年阿拉伯数学家阿尔·卡西在《算术之钥》、法国数学家维叶特于1540年至1603年才求出更精确的数值。[由www.telnote.cn整理]

  按照当时计算都用分数的习惯,祖冲之还采用了两个分数值的圆周率。一个是355/113,这一个数比较精密,所以祖冲之称它为“密率”。另一个是22/7,这一个数比较粗疏,所以祖冲之称它为“约率”。其中密率是分子分母在1000以内的最佳值。在欧洲,直到1573年德国数学家鄂图和荷兰人安托尼兹才得出同样结果。因此,日本数学家三上义夫曾推荐把355/113这个圆周率数值称为“祖率”,来纪念这位中国的大数学家。

  圆周率在生产实践中应用十分广泛,在科学不很发达的古代,计算圆周率是一件相当复杂和困难的工作。因此,圆周率的理论和计算在必须程度上反映了一个国家的数学水平。5世纪,我国南北朝时期杰出数学家祖冲之,应用刘徽创立的割圆木,把圆周率推算到更加精确的程度,取得了极其光辉的成就。

  祖冲之在科学发明上是个多面手,他造过一种指南车,随便车子怎样转弯,车上的铜人总是指着南方;他又造过“千里船”,在新亭江(在今南京市西南)上试航过,一天能够航行一百多里。他还利用水力转动石磨,舂米碾谷子,叫做“水碓磨”。

  祖冲之(429-500)的祖父名叫祖昌,在宋朝做了一个管理朝廷建筑的长官。祖冲之长在这样的家庭里,从小就读了不少书,人家都称赞他是个博学的青年。他个性爱好研究数学,也喜欢研究天文历法,经常观测太阳和星球运行的状况,并且做了详细记录。

  宋孝武帝听到他的名气,派他到一个专门研究学术的官署“华林学省”工作。他对做官并没有兴趣,但是在那里,能够更加专心研究数学、天文了。

  我国历代都有研究天文的官,并且根据研究天文的结果来制定历法。到了宋朝的时候,历法已经有很大进步,但是祖冲之认为还不够精确。他根据他长期观察的结果,创制出一部新的历法,叫做“大明历”(“大明”是宋孝武帝的年号)。这种历法测定的每一回归年(也就是两年冬至点之间的时间)的天数,跟现代科学测定的相差只有五十秒;测定月亮环行一周的天数,跟现代科学测定的相差不到一秒,可见它的精确程度了。

  公元462年,祖冲之请求宋孝武帝颁布新历,孝武帝召集大臣商议。那时候,有一个皇帝宠幸的大臣戴法兴出来反对,认为祖冲之擅自改变古历,是离经叛道的行为。祖冲之当场用他研究的数据回驳了戴法兴。戴法兴依仗皇帝宠幸他,蛮横地说:“历法是古人制定的,后代的人不就应改动。”祖冲之一点也不害怕。他严肃地说:“你如果有事实根据,就只管拿出来辩论。不要拿空话吓唬人嘛。”宋孝武帝想帮忙戴法兴,找了一些懂得历法的人跟祖冲之辩论,也一个个被祖冲之驳倒了。但是宋孝武帝还是不肯颁布新历。直到祖冲之死了十年之后,他创制的大明历才得到推行。

  尽管当时社会十分动乱不安,但是祖冲之还是孜孜不倦地研究科学。他更大的成就是在数学方面。他以前对古代数学著作《九章算术》作了注释,又编写一本《缀术》。他的最杰出贡献是求得相当精确的圆周率。经过长期的艰苦研究,他计算出圆周率在3.1415926和3.1415927之间,成为世界上最早把圆周率数值推算到七位数字以上的科学家。

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  古今中外,许多人致力于圆周率的研究与计算。为了计算出圆周率的越来越好的近似值,一代代的数学家为这个神秘的数贡献了无数的时间与心血。十九世纪前,圆周率的计算进展相当缓慢,十九世纪后,计算圆周率的世界纪录频频创新。整个十九世纪,能够说是圆周率的手工计算量最大的世纪。

  进入二十世纪,随着计算机的发明,圆周率的计算有了突飞猛进。借助于超级计算机,人们已经得到了圆周率的2061亿位精度。

  历史上最马拉松式的计算,其一是德国的鲁道夫,他几乎耗尽了一生的时间,计算到圆的内接正262边形,于1609年得到了圆周率的35位精度值,以至于圆周率在德国被称为鲁道夫数;其二是英国的威廉·山克斯,他耗费了15年的光阴,在1874年算出了圆周率的小数点后707位,并将其刻在了墓碑上作为一生的荣誉。可惜,后人发现,他从第528位开始就算错了。

  把圆周率的数值算得这么精确,实际好处并不大。现代科技领域使用的圆周率值,有十几位已经足够了。如果用鲁道夫算出的35位精度的圆周率值,来计算一个能把太阳系包起来的一个圆的周长,误差还不到质子直径的百万分之一。以前的人计算圆周率,是要探究圆周率是否循环小数。自从1761年兰伯特证明了圆周率是无理数,1882年林德曼证明了圆周率是超越数后,圆周率的神秘面纱就被揭开了。

  此刻的人计算圆周率,多数是为了验证计算机的计算潜力,还有,就是为了兴趣。

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