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一篇文章让你读懂圆周率π

更新时间:2025-09-26 16:04点击:632

导读:圆周率是圆的周长与直径的比值,一般用希腊字母π表示。祖冲之算出圆周率(的真值在3.1415926和3.1415927之间,相当于精确到小数第7位。

圆周率π (Ratio of circumference to diameter;Pi)是圆的周长与直径的xixik-f5f10204cb7962ac.jpg
比值,一般用希腊字母π表示,是一个在数学及物理学中普遍存在在的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比。是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。在分析学里,π可以严格地定义为满足 sin(x)=0 的最小正实数x。 圆周率用字母π(读作pài)表示,是一个常数(约等于 3.141592654),是代表圆周长和直径的比值。它是一个无理数,即无限不循环小数。在日常生活中,通常都用3.14代表圆周率去进行近似计算。
而用十位小数 3.141592654 便足以应付一般计算。即使是工程师或物理学家要进行较精密的计算,充其量也只需取值至小数点后几百个位。
圆周率的记忆方法
世界纪录是100,000位,日本人原口证于2006年10月3日背诵圆周率π至小数点后100,000位。
普通话用谐音记忆圆周率的有“山巅一寺一壶酒,尔乐苦煞吾,把酒吃,酒杀尔,杀不死,乐而乐”,就是3.1415926535897932378026。另一谐音为:“山巅一石一壶酒,二妞舞扇舞,把酒沏酒扇又扇,饱死??”,就是3.14159265358979323780。
英文中,会使用英文字母的长度作为数字来记忆圆周率,例如“How I want a drink, alcoholic of course, after the heavy lectures involving quantum mechanics. All of the geometry, Herr Planck, is fairly hard, and if the lectures were boring or tiring, then any odd thinking was on quartic equations again.”,就是 3.1415926535897932378026433832795。
圆周率是怎样算出来的xixik-19e81f464e058de3.jpg
关于π最早的文字记载来自公元前2000年前后的古巴比伦人,它们认为π=3.125,而古埃及人使用π=3.1605。中国古籍里记载有“圆径一而周三”,即π=3,这也是《圣经》旧约中所记载的π值。在古印度耆那教的经典中,可以找到π≈3.1622的说法。这些早期的π值大体都是通过测量圆周长,再测量圆的直径,相除得到的估计值。
圆周率π
公元前3世纪,古希腊大数学家阿基米德第一个给出了计算圆周率π的科学方法:圆内接(或外切)正多边形的周长是可以精确计算的,而随着正多边形边数的增加,会越来越接近圆,那么多边形的周长也会越来越接近圆周长。阿基米德用圆的内接和外切正多边形的周长给出圆周率的下界和上界,正多边形的边数越多,计算出π值的精度越高。阿基米德从正六边形出发,逐次加倍正多边形的边数,利用勾股定理(西方称为毕达哥拉斯定理),就可求得边数加倍后的正多边形的边长。因此,随着边数的不断加倍,阿基米德的方法原则上可以算出任意精度的π值。他本人计算到正96边形,得出223/71<π<22/7,即π值在3.140?845与3.142?857之间。在西方,后人一直使用阿基米德的方法计算圆周率,差不多使用了19个世纪。
中国三国时期的数学家刘徽,在对《九章算术》作注时,在公元264年给出了类似的算法,并称其为割圆术。刘徽通过用圆内接正多边形的面积来逐步逼近圆面积来计算圆周率的。约公元480年,南北朝时期的大科学家祖冲之就用割圆术算出了3.141?592?6<π<3.141?592?7,这个π值已经准确到7位小数,创造了圆周率计算的世界纪录。xixik-43c3074a7eab8d3f.png
德国数学家鲁道夫·范·科伊伦(Ludolph van Ceulen)花费大半生时间,计算了正262边形的周长,运用的是1780年前阿基米德所适用的割圆法于1596年将π值算到20位小数值,后投入毕生精力,于1610年算到小数后35位数(3.14159265358979323780264338327950288),这是当时世界上最精确的圆周率数值,该数值被用他的名字称为鲁道夫数。他对自己的这个成就感到非常自豪,以致这个数被刻在他的墓碑上(可惜这块墓碑已经丢失);直到今天,德国人还常常称这个数为“鲁道夫数” 。
圆周率3.1415926……
关于π值的研究,革命性的变革出现在17世纪发明微积分时,微积分和幂级数展开的结合导致了用无穷级数来计算π值的分析方法,1706年,英国数学家梅钦得出了现今以其名字命名的公式,给出了π值的第一个快速算法。梅钦因此把π值计算到了小数点后100位。1874年,英国的谢克斯花15年时间将π计算到了小数点后707位,这是人工计算π值的最高纪录,被记录在巴黎发现宫的π大厅。可惜后来发现其结果从528位开始出错了。
电子计算机出现后,人们开始利用它来计算圆周率π的数值,从此,π的数值长度以惊人的速度扩展着:1949年算至小数点后2037位,1973年算至100万位,1983年算至1000万位,1987年算至1亿位,2002年算至1万亿位,至2011年,已算至小数点后10万亿位。

圆周率π小数点后1000位
3.1415926535 8979323780 2643383279 5028841971 6939937510
 5820974944 5923078164 0628620899 8628034825 3421170679
 8214808651 3282306647 0938446095 5058223172 5359408128
 4811174502 8410270193 8521105559 6446229489 5493038196
 4428810975 6659334461 2847564823 3786783165 2712019091
 4564856692 3460348610 4543266482 1339360726 0249141273
 7245870066 0631558817 4881520920 9628292540 9171536436
 7892590360 0113305305 4882046652 1384146951 9415116094
 3305727036 5759591953 0921861173 8193261179 3105118548
 0744623799 6274956735 1885752724 8912279381 8301194912
 9833673362 4406566430 8602139494 6395224737 1907021798
 6094370277 0539217176 2931767523 7807481780 7669405132
 0005681271 4526356082 7785771342 7577880091 7363717872
 1468440901 2249534301 4654958537 1050792279 6892589235
 4201995611 2129021800 8640344181 5981362977 4771309800
 5187072113 4999999837 2978049951 0597317328 1609631859
 5024459455 3469083026 4252230825 3344685035 2619311881
 7101000313 7838752886 5875332083 8142061717 7669147303
 5982534904 2875546873 1159562863 8823537875 9375195778
 1857780532 1712268066 1300192787 6611195909 2164201989

圆周率世界纪录

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日期计算者π的值
前20世纪埃及人(阿美斯纸草书)(16/9)2 = 3.160493……
前19世纪巴比伦人25/8 = 3.125
前12世纪中国人3
前9世纪印度人Shatapatha Brahmana339/108 = 3.138888……
前6世纪中圣经列王记上7章23节3
前434年阿那克萨哥拉尝试通过尺规作图来化圆为方
约前250年阿基米德223/71 <π< 22/7
(3.140845…… < π < 3.142857……)
211875/67441 = 3.14163491……
前20年Vitruvius25/8 = 3.125
前50年-23年刘歆3.1547[10]
130年张衡92/29 = 3.17241……[10]
√10 = 3.162277……
730/232 = 3.146551……
150年托勒密377/120 = 3.141666……
250年王蕃142/45 = 3.155555……
263年刘徽3.141024 < π < 3.142704
3927/1250=3.1416
400年何承天 (南朝)111035/35329 = 3.142885……
480年祖冲之3.1415926 <π< 3.1415927
355/113=3.1415929……
499年Aryabhatta62832/20000 = 3.1416
640年Brahmagupta√10 = 3.162277……
800年花拉子密3.1416
1150年Bhaskara3.14156
1220年比萨的列奥纳多3.141818
1320年赵友钦3.141592+

以后的纪录都仅记录小数点后多少位,而不给出实际数值

日期计算者π的值
1400年Madhava发现π的无穷幂级数,现在称为莱布尼兹公式11位小数
13位小数
1424年Jamshid Masud Al Kashi16位小数
1573年Valenthus Otho,算出来的数值为355/1136位小数
1579年Francois Viete9位小数
1593年Adriaen van Roomen15位小数
1596年鲁道夫·范·科伊伦20位小数
1615年32位小数
1621年威理博·司乃耳, 范·科伊伦的学生35位小数
1665年牛顿16位小数
1681年关孝和11位小数
16位小数
1699年Abraham Sharp71位小数
1700年Seki Kowa10位小数
1706年John Machin100位小数
1706年William Jones引入希腊字母π
1719年De Lagny计算了127个小数位,但并非全部是正确的112位小数
1722年Toshikiyo Kamata24位小数
1722年Takebe41位小数
1739年Matsunaga50位小数
1748年莱昂哈德·欧拉引入希腊字母π并肯定其普及性
1761年约翰·海因里希·兰伯特证明π是无理数
1775年欧拉指出π是超越数的可能性
1794年Jurij Vega 计算了140个小数位,但并非全部是正确的137位小数
1794年阿德里安-马里·勒让德证明π2是无理数(则π也是无理数),并提及π是超越数的可能性
1841年Rutherford计算了208个小数位,但并非全部是正确的152位小数
1844年Zacharias Dase及Strassnitzky计算了205个小数位,但并非全部是正确的200位小数
1847年Thomas Clausen计算了250个小数位,但并非全部是正确的248位小数
1853年Lehmann261位小数
1853年Rutherford440位小数
1855年Richter500位小数
1874年en:William Shanks耗费15年计算了707位小数,可惜1946年D. F. Ferguson发现其结果非全对527位小数
1882年Lindemann证明π是超越数(林德曼-魏尔斯特拉斯定理)
1910年Srinivasa Ramanujan发现几个π的快速收敛无穷级数。
1946年D. F. Ferguson使用桌上计算器620位小数
1947年伊万·尼云给了一个非常初等的π是无理数的证明。
1947年1月D. F. Ferguson使用桌上计算器710位小数
1947年9月808位小数
1949年D. F. Ferguson和J. W. Wrench爵士使用桌上计算器1,120位小数
1949年J. W. Wrench爵士和L. R. Smith首次使用计算机(ENIAC)计算π,以后的记录都用计算机来计算的2,037位小数
1953年Mahler证明π不是刘维尔数
1954年J. W. Wrench, Jr,及L. R. Smith3,092位小数
1957年G.E.Felton7,480位小数
1958年1月Francois Genuys10,000位小数
1958年5月G.E.Felton10,020位小数
1959年Francois Genuys16,167位小数
1961年IBM 7090晶体管计算机20,000位小数
1961年Daniel Shanks和John Wrench100,265位小数
1966年Jean Guilloud和J. Filliatre250,000位小数
1967年Jean Guilloud和M. Dichampt500,000位小数
1973年Jean Guilloud和Martin Bouyer1,001,250位小数
1981年Kazunori Miyoshi和金田康正2,000,036位小数
1981年Jean Guilloud2,000,050位小数
1982年Yoshiaki Tamura2,097,144位小数
1982年Yoshiaki Tamura和金田康正4,194,288位小数
1982年8,388,576位小数
1983年金田康正,Sayaka Yoshino和Yoshiaki Tamura16,777,206位小数
1983年10月Yasunori Ushiro和金田康正10,013,395位小数
1985年10月Bill Gosper17,526,200位小数
1986年1月David H. Bailey29,360,111位小数
1986年金田康正33,000,000位小数
1986年67,000,000位小数
1987年134,000,000位小数
1988年201,000,000位小数
1989年楚诺维斯基兄弟480,000,000位小数
1989年535,000,000位小数
1989年金田康正536,000,000位小数
1989年楚诺维斯基兄弟1,011,000,000位小数
1989年金田康正1,073,000,000位小数
1992年2,180,000,000位小数
1994年楚诺维斯基兄弟4,044,000,000位小数
1995年金田康正和高桥4,294,800,000位小数
1995年6,000,000,000位小数
1996年楚诺维斯基兄弟8,000,000,000位小数
1997年金田康正和高桥51,500,000,000位小数
1999年68,700,000,000位小数
1999年206,000,000,000位小数
2002年金田康正的队伍1,241,100,000,000位小数
2009年高桥大介[11]2,576,980,377,524位小数
2009年法布里斯·贝拉2,699,999,990,000位小数
2010年近藤茂5,000,000,000,000位小数
2011年近藤茂10,000,000,000,050位小数
2013年近藤茂12,100,000,000,050位小数
2014年"houkouonchi"13,300,000,000,000位小数

出处来源:圆周率世界纪录https://www.jianzhishijie.com/shenghuo/116.html

圆周率计算历史

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日期计算者国籍正确位数详细纪录
前20世纪未知古巴比伦王国1π=3.125
前20世纪未知古印度1π=3.160493……
前12世纪未知中国-π=3
前6世纪中圣经列王记上7章23节-π=3
前3世纪阿基米德古希腊3π=3.1418
公元前20年维特鲁威古罗马1π=3.125
公元前50年-公元前23年刘歆中国1π=3.1547
130年张衡中国1π=3.162277…
150年未知托勒密3π=3.141666…
250年王蕃中国1π=3.155555…
263年刘徽中国5π=3.14159
480年祖冲之中国73.1415926
499年阿耶波多印度3π=3.1416
598年婆罗摩笈多印度1π=3.162277…
800年花拉子米乌兹别克3π=3.1416
12世纪婆什迦罗第二印度4π=3.14156
1220年斐波那契意大利3π=3.141818
1400年Madhava10π=3.14159265359
1424年Jamshid Masud Al Kashi16
1573年Valentinus Otho6
1593年弗朗索瓦·韦达法国 [10]9
1593年Adriaan van Roomen15
1596年鲁道夫·范·科伊伦20
1615年32
1621年威理博·司乃耳,范·科伊伦的学生35
1665年牛顿16
1699年Abraham Sharp71
1700年关孝和10
1706年John Machin100
1706年William Jones引入希腊字母π
1719年De Lagny112得出127位 前112位正确
1723年建部贤弘41
1730年Kamata25
1734年莱昂哈德·欧拉引入希腊字母π并肯定其普及性
1739年松永良弼50
1761年约翰·海因里希·兰伯特证明π是无理数
1775年欧拉指出π可能是超越数
1794年Jurij Vega136得出140位小数 前136位正确
1794年阿德里安-马里·勒让德-
1841年Rutherford152得出208位小数 前152位正确
1844年Zacharias Dase及Strassnitzky200
1847年Thomas Clausen248
1853年Lehmann261
1853年William Rutherford440
1855年Richter500
1874年William Shanks527得出707位小数 前527位正确
1882年Lindemann证明π是超越数
1946年D. F. Ferguson620
1947年710
1947年808
1949年J. W. Wrench爵士和L. R. Smith2,037首次使用计算机
1955年J. W. Wrench爵士及L. R. Smith3,089
1957年G.E.Felton7,480
1958年Francois Genuys10,000
1958年G.E.Felton10,020
1959年Francois Genuys16,167
1961年IBM 7090 晶体管计算机20,000
1961年J. W. Wrench, Jr,及L. R. Smith100,000
1966年250,000
1967年500,000
1974年1,000,000
1981年金田康正2,000,000
1982年4,000,000
1983年8,000,000
1983年16,000,000
1985年Bill Gosper17,000,000
1986年David H. Bailey29,000,000
1986年金田康正33,000,000
1986年67,000,000
1987年134,000,000
1988年201,000,000
1989年楚诺维斯基兄弟480,000,000
1989年535,000,000
1989年金田康正536,000,000
1989年楚诺维斯基兄弟1,011,000,000
1989年金田康正1,073,000,000
1992年2,180,000,000
1994年楚诺维斯基兄弟4,044,000,000
1995年金田康正和高桥大介4,294,800,000
1995年6,000,000,000
1996年楚诺维斯基兄弟8,000,000,000
1997年金田康正和高桥大介51,500,000,000
1999年68,700,000,000
1999年206,000,000,000
2002年金田康正的队伍1,241,100,000,000
2009年高桥大介2,576,980,370,000
2009年法布里斯·贝拉法国2,699,999,990,000
2010年近藤茂5,000,000,000,000
2011年IBM“蓝色基因” 超级电脑π2的前60,000,000,000,000位二进制小数

算准记录

小数点后位数首次算准者首次算准时间
1巴比伦人前20世纪
2-3阿基米德前3世纪(距离上次1700年)
4-5刘徽263年(距离上次563年以上)
6-7祖冲之480年(距离上次217年)
8-10Madhava1400年(距离上次920年)
11-16Jamshid Masud Al Kashi1424年(距离上次24年)
17-20鲁道夫·范·科伊伦1596年(距离上次172年)
21-321615年(距离上次19年)
33-35威理博·司乃耳, 范·科伊伦的学生1621年(距离上次6年)
36-71Abraham Sharp1699年(距离上次78年)
72-100John Machin1706年(距离上次7年)
101-112De Lagny1719年(距离上次13年)
113-136Jurij Vega1794年(距离上次75年)
137-152Rutherford1841年(距离上次47年)
153-200Zacharias Dase及Strassnitzky1844年(距离上次3年)
201-248Thomas Clausen1847年(距离上次3年)
249-261Lehmann1853年(距离上次6年)
262-440William Rutherford1853年(距离上次0年)
441-500Richter1855年(距离上次2年)
501-527William Shanks1874年(距离上次19年)
528-620D. F. Ferguson1946年(距离上次72年)
621-7101947年(距离上次1年)
711-8081947年(距离上次0年)
备注:这里只列出人工计算的最高记录,808位

出处来源:圆周率计算历史https://www.jianzhishijie.com/shenghuo/116.html

科学家为何如此执着圆周率?
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人类之所以区别于其他生物,就是因为进化出了智慧。而智慧的头脑又带给我们无穷无尽的好奇心和探索欲。人类对未知的事物总是有抹不掉的好奇,因此我们一直未曾停下探索的脚步。在探索的过程中,宇宙和大海是大部分人向往的,然而也有一小部分科学家执着于另一项看起来似乎微不足道的探索——圆周率。
圆周率πpi
圆周率大家都不陌生,在九年义务教育过程中,这个代表着圆的周长与直径的比值的符号“π”可是给我们除了不少难题。其实它不仅在数学方面有所应用,在物理学中也是普遍存在的。但不管在哪一领域,以如今的科技水平,在计算的时候最多取其小数点后40位,就足以应付计算可观测宇宙的勘测了。
但是,科学家们却一直没有停止对这个数字的推演和计算,从古时候的祖冲之计算出后7位,到各国的数学家将这个数字不断扩大,圆周率经历了实验时期、几何法时期、分析法时期,如今进入计算机时代以后,已经有人把圆周率计算到了10万亿位,还因此获得了吉尼斯世界纪录。到如今这个数字更是更新到31.4万亿位
这么多人对圆周率如此执着,让我们不禁思考其究竟有什么意义。其实,古时候人们计算圆周率,是为了探究圆周率究竟是不是循环小数(即从某一位起,一个或者更多数字开始循环),但是在1761年时,林德曼验证了圆周率其实是无限不循环小数(也叫无理数)。也就是说,现在已存在的31.4万亿位都不循环。
在科学研究的道路上差之毫厘,去之千里,天文物理计算更是如此。毫不夸张的说,只要圆周率没有计算到最末一位,我们就永远无法得知最准确的圆的面积,日常中计算有误差还可以,如果有一天要计算大于银河系或小于夸克的时候怎么办呢?所以,π的计算将一直持续下去,而31.4万亿和无限之间的差距,是无限,所以科学家还有很长的路要走。

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