什么是圆周率和什么的比值(关于圆周率)
admin
2023-08-29 13:43:53

今天是3月14日。恰好等于圆周率的前三位,3.14,所以把这一天定为圆周率日。来自世界各地的数学家和数学爱好者聚集在一起,赞美这个数学世界的奇迹。

无论一个圆有多大,它的周长与直径之比总是一个固定的数,这个数就是。下面是一些关于的冷知识,我打赌你知道的不超过三个。

1.里包含了所有可能的数字组合吗?答案是“不知道,大概吧”

虽然《疑犯追踪》总有那句著名的演讲,声称包含了一切,并由此衍生出很多段子(不要把存在你的硬盘里,因为它侵犯了历史上所有可能的版权,包含了世界上所有国家的所有绝密等等。),这个还没有数学证明。再强调一遍,没有证明.我们清楚地知道是无限无环的,仅此而已;剩下的就是猜想了。

然而,有人开玩笑地设计了一个文件系统& quotfs & quot;而你所有的数据(很可能)都存在于的某个地方,所以你不需要自己去记住这些数据,只要记住它们在哪里就可以了。

2.决定了曲流河的蜿蜒程度

这是在现实中最惊人的应用之一:平原上的一条河流,它的曲折度——,即河流总长度除以源头到河口的直线距离——,会随时间趋向。

现实中并不存在这样的理想河流,平原河流的数值更有可能略低于。但数学上不存在这个问题。1996年,数学家Hans-henrikstlum发表了一篇关于《科学》的论文,证明了这一点。

然而,这并不那么神秘。想象一条河流,多条弧线交替拼接而成,你可以直观的理解为什么这个值是。

图|谷歌

图片的作者可能是blog.matthen.com

下面两张图是作者Hans-HenrikStolum用纯数学公式推导出的河流演变,可以和上图对比。

3.重力加速度g差一点就是的平方了

你算过的平方吗?拿出你的计算器,做一些计算。你会发现大概是9.87。做过高中物理题的同学可能会意识到,这和地球表面的重力加速度G ——9.81m/s 2——只是略有不同。

事实上,不仅在数量上几乎相同,而且几乎完全相同。

没有单位,所以一直是这个数。但是重力加速度是有单位的,所以如果当年标准单位的定义变了,这个数也会变。还有历史上第一个“米”的定义,就恰好能让^2和g在数值上相等.

但这不是巧合。约翰威尔金斯,一个在1668年提出这个方案的英国人,根据& quot秒摆"所谓的第二个钟摆是从一头到另一头正好花费1秒的单摆(也就是周期为2秒),他把秒摆的长度定义为1米.

然后根据单摆的周期公式T=2 (L/G) 1/2,T=2s,L=1m,就可以立即求出g=^2m/s^2。听起来是一个方便合理的定义公式。

1791年,法国大革命期间,法国科学院准备设立一个新的度量单位,——,也就是今天的公制。比赛的双方是第二摆的定义和地球周长的定义。然而,最终科学院选择了——的周长定义,将1米定义为地球子午线长度的400万分之1.这是因为,当时已经发现,地球所有表面的重力加速度都是不同的,所以秒摆如果改变了就不是秒摆了。

不幸的是,这也导致今天的学生花费几秒钟来计算每个单摆问题.

为什么老式挂钟需要这么长时间?正是因为它们被设置为第二个钟摆,所以它们需要一个大约1米长的钟摆。

但是,按照今天米的定义,标准重力下第二摆的长度只有0.994米。

4.我有一个,我有一个e,嗯~你说啥?

无理数,e无理数,但我们不知道 e,/e,ln是无理数!只有它们不是八次以下、所有系数都小于10^9的多项式方程的根.

其实我们并不知道很多关于和E的看似基本的信息,当然这并不是因为和E很神秘,而是因为处理无理数真的很难。

:我为什么要讲道理?

但至少我们知道 e和e不能同时是有理数。这个问题的证明留给读者作为练习(对于高中数学学得好的人来说不难)。

顺便说一句,自己直到18世纪才被证明是无理数.后来的数学家提出了一些相对简单的证明,其中最简单的可能是伊万尼文的。

证明(太长了,这里写不下),原则上高中数学学得好的人是可以看懂它的——如果你真的看懂了,请认真考虑报考数学专业。


i乱入。然而看懂这幅图只能证明你没有朋友(。


5.可能是最无聊的数学论战:π是错的吗?


圆的周长被定义为2πr,一个圆的弧度是2π,很多常见公式(比如单摆周期)都有2π,这让一些数学家认为2π才是更基本的常数。美国数学家鲍勃·帕莱建议用下面这个符号来代替2π,即圆周与半径的比值——



而另一位美国数学家麦克·哈特尔(MichaelHartl)则建立了网站tauday.com,呼吁人们用希腊字母τ(tau)来表示“正确的”圆周率C/r=6.2831853...。哈特尔建议大家以后在写论文时,用一句“为方便起见,定义τ=2π”开头,推广这一更为科学的圆周率记号。



支持τ的人建立了τ日(6月28日)来和π日(3月14日)分庭抗礼,每年都会在这两天相互把对方批判一番。不过显然这样的论战对大部分人来说没有意义。正如某位不可考的网友指出的,如果π是错的,τ岂不是两倍的错?


一个折衷的办法……|xkcd.com/1292/


6.π被称为π,只有很短的历史


虽然人们知道π将近4000年,“π”作为代表圆周率的符号被人们使用却是近300年的事情。1706年,英国数学家WilliamJones最先使用希腊字母π表示圆周率。π在希腊字母中排行第十六,也是希腊语“周长”的第一个字母。1737年,瑞士大数学家欧拉也开始用π表示圆周率。


所以,在此之前,他们就不能讲关于π和馅饼的冷笑话了,好可怜哦~(画外音:请问谁会有这样的需求啊)


果壳π日特供,吃货研究所出品。请找出上图中一处错误(我为什么要让强迫症好好过节呢?就不,哼~


7.π日的历史,就更短了……


最早有记录的π日庆祝活动,是1988年3月14日在美国旧金山科学探索馆一位物理学家LarryShaw的倡议下,工作人员和游客们在探索馆的圆形空间内举行了庆祝活动,并分享了一个水果派。


2009年3月11日,美国众议院通过了一项决议,把3月14日正式确定为全国的“π日”(NationalPiDay)。



8.圆周率出过歌和书(就算了)居然还出过……月刊


听过π歌吗?不不不,我说的可不是初音未来那个精神洗礼般的长达1小时的碎碎念……



2011年,作曲家迈克尔·布雷克(MichaelBlake)将圆周率的前31位数字(3.1415926535897932384626433832795...)一个个“翻译”成了音符。他利用勋伯格十二平均律中所引入的半音阶概念,将半音阶与数字一一对应,即令1=C,则3=D,5=E,6=F,依此类推。这段小小的曲子每分钟节拍数为157,恰为314的一半。


出书又是怎么回事呢?日本有个很迷的社团,出版过一本书叫做《円周率1000000桁表》,1996年就开始发售了,至今依然可以在日本亚马逊上买到。大约合人民币17元一本。


长成这样:


极具简单粗暴之美_(:з」∠)_


后来嫌不过瘾,又出了《自然常数e100万位》、《素数15万个》,以及《月刊圆周率》杂志。


你没有看错,月刊。每月连载十几万位的π……


记住这个社团的名字。

……简直有毛病(╯‵□′)╯︵┻━┻


好评连载中!想要吗?


(顺便说,这个社团在同人展上的画风也非常迷:



9.π总是在最奇怪的地方出现,比如——概率论


在几何问题中,圆周率显然很重要;但奇怪的是,π也驰骋于几何以外的其它数学领域,它在概率问题中的频繁出现让人们得以通过实验模拟估算它的值。(当然,多学一点数学,你就会发现其实也没那么奇怪了。)


比如鼎鼎有名的布丰投针问题:地板上画一系列间距为2a的平行线,将一根长度为a的针随机投向地面n次,那么针与平行线相交的概率是多少?1777年,布丰本人给出了解答——相交概率为1/π。很多人甚至依靠此实验推算π的近似值。1850年,一位叫沃尔夫的人在投掷5000多次后,得到π的近似值为3.1596。由投针问题引入的计算π的方法,不但因其奇妙而让人叫绝,而且还开创了随机数处理确定性数学问题的先河。



任意两个整数互质的概率是6/π^2,基于这一点,英国伯明翰阿斯顿大学的罗伯特•马修斯计算了天空中100颗亮星间的角距离,并把它们转化为100万对随机数字,其中约61%没有公因数。他得到的π值=3.12772,准确率达到了99.6%。


10.派和披萨有一个诡异的联系——除了都很好吃之外


这是一个著名的数学笑话:“一个厚度为a,半径为z的披萨的体积是多少?”答案是:“pizza。”这个结果有时被称为披萨第二定理。当然,这只是圆柱体体积公式的一个简单外推罢了。



11.π出现在据说是最美的公式里,但其实这公式的母体才是最美的


嗯你们知道我要说什么,就是所谓的欧拉恒等式:e^iπ+1=0。



这个公式的厉害之处在于把数学里最重要的5个数——e,i,π,1和0放在了一个等式里。


但是这个公式本身的意义却很有限。它的几何意义不过是说,如果你旋转了π的弧度,那就正好转过了半个圆……



真正厉害的公式不是欧拉恒等式,而是它的母体——欧拉公式:


e^ix=cosx+isinx


欧拉恒等式只是令x=π时得到的一个特例,欧拉公式本身才应该被称为最深刻最美丽的数学公式。比如,利用这个公式可以很容易证明i的i次方是一个实数!


证明么……当然了,留作读者练习之用。(滚走)


12.最后来个实用的:如果你想背π


背到762位就可以了。


这是理查德·费曼的著名冷笑话……因为在π的762位,出现了连续6个9,所以他说,你可以背到762位,然后以“……999999,等等”来收尾。


6个9,不是666666,别背错了




作者:拓昭阳

编辑:Fangorn


3.14个AI:传说,只要在3月14日15点9分26秒到3月14日15点9分27秒之间,吃下一个完整的派,妈妈就再也不用担心你的数学成绩了


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