π的求解历史详解 圆周率完整版( 二 )

π的求解历史详解 圆周率完整版
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在实际投针过程中,如果我们抛n次针,其中有h只与纹路相交,那么此时

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。这时候,我们便可以知道
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,实际抛针数越多,计算出来的π就越精确 。
由于这个方法求π值需要投掷很多次针,可能会有一定的危险 。所以,接下来我给大家介绍一种利用一张纸和小米便能够完成的0危险的计算π的方法——利用圆面积公式的蒙特卡洛方法 。
相信聪明的读者已经给出这个问题的答案了,是四分之一圆的面积比正方形的面积,也就是
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。如果我们投掷了n个点,其中有h个在四分之一圆中,那么我们便可以知道
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图3 随机投掷点估算π值(图片来源:wikipedia-nicoguaro)
不过想要获得π的足够精准的值,我们投掷的次数n需要很大,所以这种实验一般在计算机上进行,如果我们利用小米与纸张来进行这个实验的话,可能会需要花费很长事件来对小米进行计数了(当然对我们的眼力也是一个挑战) 。
圆周率π,无处不在π在数学中有着极为重要的意义,而不是仅仅用来计算圆的面积 。有很多时候,会在你意想不到的问题中突然出现 。比如数学中一个知名问题:巴塞尔问题 。
所谓巴塞尔问题便是求下级数的和:
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。这个问题首先由皮耶特罗·门戈利在1644年提出,由大数学家欧拉在1735年解决 。人们可以比较轻松的演算出这个级数的和大约等于1.644934 。
数学家们都没有想到过这个级数会和π有什么关系 。但是,欧拉在1735年给出的证明指出,该级数的和为
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。这让数学界大跌眼镜,欧拉也因此声名大噪 。该级数后来被黎曼所推广,定义了黎曼ζ函数,这个函数便是数学界最大难题之一“黎曼猜想”的本体 。
现代的圆周率求法看完上一节,可能有些读者想到了一点,既然
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那我们可不可以利用这个式子来计算π呢?毕竟计算自然数平方的倒数和看上去可比割圆省力,也比投针、扔小米靠谱 。这个问题的答案自然是可以,现在对于π的计算都是应用级数法来解决的 。
但是,利用级数计算π的效果并不好,算到几百项π的精度还没有祖冲之来得高 。这时,一个神人的出现改变了这个现象,他就是数学鬼才:斯里尼瓦瑟·拉马努金 。
他惯以直觉(或跳步或称之为数感)导出公式,不喜欢做证明,而他的理论在事后往往被证明是对的(学生朋友们不要尝试学习他,这样考试是不给分的) 。
拉马努金对于数学界有着很大的贡献,然而可惜的是在32岁英年早逝 。他的早逝和20岁早逝的伽罗瓦以及26岁早逝的阿贝尔一样,是数学界的重大损失 。为什么说他是数学鬼才呢?让我们看他自称“梦到的”几个公式吧 。
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