什么是 Pi,它是如何起源的?

佐治亚州立学院数学讲师 Steven Bogart 回答

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简而言之,pi——写作希腊字母 p,即 π——是任何圆的周长与直径之比。无论圆的大小如何,这个比率始终等于 pi。以十进制形式表示,pi 的值约为 3.14。但 pi 是一个无理数,这意味着它的十进制形式既不会终止(如 1/4 = 0.25)也不会重复(如 1/6 = 0.166666...)。(精确到小数点后 18 位,pi 是 3.141592653589793238。)因此,为周长与直径之比使用速记很有用。根据 Petr Beckmann 的《π 的历史》,希腊字母 π 最初由 William Jones 在 1706 年用于此目的,可能是 periphery(外围)的缩写,并在大约 30 年后成为标准的数学符号。

做一个简单的实验:用圆规画一个圆。取一根绳子,将其放在圆上,正好绕一圈。现在拉直绳子;它的长度称为圆的周长。用尺子测量周长。接下来,测量圆的直径,即从圆上的任何一点直线穿过圆心到另一侧点的长度。(直径是半径的两倍,半径是从圆上的任何点到圆心的长度。)如果您将圆的周长除以直径,您将得到大约 3.14——无论您画的圆有多大!较大的圆将具有较大的周长和较大的半径,但比率始终相同。如果您可以完美地测量和除法,您将得到 3.141592653589793238...,即 pi。

换句话说,如果您剪下几段长度等于直径的绳子,您将需要略多于三段绳子才能覆盖圆的周长。


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Pi 最常用于某些关于圆的计算中。Pi 不仅关联周长和直径。令人惊讶的是,它还通过以下公式将圆的直径或半径与圆的面积联系起来:面积等于 pi 乘以半径的平方。此外,pi 经常意外地出现在许多数学情况中。例如,无穷级数的和

1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + 1/25 + ... + 1/n2 + ... 是 π2/6

pi 的重要性至少在 4,000 年前就已被认识到。《π 的历史》指出,到公元前 2000 年,“巴比伦人和埃及人(至少)已经意识到常数 π 的存在和意义”,认识到每个圆的周长与直径之比都是相同的。巴比伦人和埃及人都对 pi 的值进行了粗略的数值近似,后来古希腊的数学家,特别是阿基米德,改进了这些近似值。到 20 世纪初,已知大约 500 位 pi 的数字。随着计算的进步,感谢计算机,我们现在知道超过前六十亿位 pi 的数字。

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