捌元



三月已至,又到了一年一度的國際數學日。2011年,為紀念中國古代數學家祖沖之,國際數學協會將每年的3月14日設為“圓周率日”。2019年11月,聯合國教科文組織在巴黎召開的全體大會上通過了將3月14日定為國際數學日的決議。這個由國際數學聯盟發起和領導的提議,得到了來自世界各地眾多國家和地區組織的支持。
第一個國際數學日的慶祝主題是“數學無處不在”,然而正在各地肆虐的新型冠狀病毒給這個新生的節日留下了一絲遺憾。但此次設立的國際數學日擴大了“圓周率日”的范圍,涵蓋了數學領域的各個方面。
今年的3月14日是聯合國確定的第三個國際數學日。在這一天,你會選擇怎樣度過呢?是默默背出3.14后面更多的數字,還是去尋找與圓周率相關的故事?若你還不知道要做些什么,就和我們一起走進圓周率的世界吧!
圓周率π是希臘語“周長”的開頭字母。在數學中,π表示圓的周長與其直徑的比值。換句話說,π就是把圓的直徑擴張成其周長所需要的倍數。
布豐投針
在一場觥籌交錯的宴會上,法國科學家布豐進行了一次有趣的投針實驗。布豐先生先讓服務生拿來一張大大的白紙,然后他在紙上畫了許多條間距相等的平行線。
布豐先生將宴會上的人召集到一張大桌子旁邊,說道:“桌上的這張紙,上面畫滿了間距為3 cm的平行線。我手上的這把針,長度均為1.5 cm。請大家依次把我手上的這把針一根根地投在這張紙上。”客人們不知道布豐先生要玩什么把戲,只好客隨主便,一個個加入了實驗的行列。宴會上的客人很多,不一會兒就把布豐先生手上的針投完了。布豐先生將紙上的針全部重新收集起來,示意后面的客人繼續朝紙上投針。在這個過程中,布豐先生也沒有閑著,他一直在旁邊數著、記著。
忙碌了將近一個小時之后,布豐先生向客人們宣布他剛剛記下的內容:“女士們、先生們,我這里記錄了諸位剛才的投針結果。所有客人一共投針2212次,其中投出的針與紙上的平行線相交了704次,而投針總次數2212與相交次數704的比值為2212
704≈3.142?!闭f到這里,布豐先生故意停了停,并對大家報以神秘的一笑,接著大聲說道:“女士們、先生們,這就是圓周率π的近似值。而且我們投擲的次數越多,求出的近似值就越精確?!?/p>
相交次數與投針總次數的比值,可以表示把一根針隨意投在畫滿平行線的紙上時,針與平行線相交的概率,這個概率為1
π。為什么π會出現在一個概率實驗中呢?我們可以把針從手中投出,然后再落到紙上的過程想象成針在紙面上旋轉成一個圓,那么這個圓與直線相交的概率必然和π相關。
布豐先生用如此輕巧的方法,就可以求得這樣高精度的圓周率,真是奇妙。小伙伴們也可以在國際數學日這天做一做投針實驗,然后請爸媽幫忙記錄下數據,最后進行驗算。
萬萬沒想到,概率和圓周率還有這樣的關系!
算不盡的π
布豐實驗將概率和圓周率聯系了起來。而在日常生活中,我們也經常接觸到許多與圓周率有關的事情。那在應用圓周率的時候,我們應該只取到3.14,還是取到更精確的值呢?
在計算數學題時,我們用精確到小數點后2位的圓周率就可以了。但是在航天領域中,圓周率精確到小數點后16位才可以得出誤差較小的數值。而在研究宇宙中可觀測的事物時,圓周率需要精確到小數點后40位。
雖然圓周率精確到小數點后40位就已經足夠使用了,但是具有好奇心和求知欲的人們還是想用高科技來嘗試一下,看看能否將圓周率算盡,或是算出來的數中有沒有什么奇特的規律等。同時,圓周率也能檢測出計算機的性能及其先進程度。在超級計算機的排名中,計算圓周率就是其中的一個重要依據。
除了上述領域外,圓周率還被應用到密碼鎖的制作中。由于圓周率是算不盡的,所以小數點后面的數字中往往包含了許多有趣的數字組合,甚至有可能包含你的銀行卡密碼!
在計算數學題時,我們用精確到小數點后2位的圓周率就可以了。
在研究宇宙中可觀測的事物時,圓周率需要精確到小數點后40位。
看到這兒,你是不是已經在煩惱怎么記憶圓周率中的一大串數字了呢?別急,接下來讓幾位同學教你記憶圓周率的要點。
圓周率與順口溜
從前,有一位特別喜愛喝酒的私塾先生。他為了有空溜出去喝酒,就常常留一些刁難人的題目讓學生們做。有一回,私塾先生的酒癮又犯了,但是還不到放學時間,他便故技重演,讓學生們背誦圓周率,放學之前得背出小數點后30位數字,否則不許回家。
“3.1415926……”大多數學生硬著頭皮在教室背誦。偏偏有幾個調皮鬼滿不在乎,一溜煙奔后山玩去了。他們剛到后山,便看見他們的先生正在山上的涼亭里喝酒呢!幾個調皮鬼好不氣憤,覺得先生自己溜出來喝酒卻找理由為難他們,于是幾人便琢磨開了……
等到夕陽西下,先生酒醉飯飽,想起了這幫學生,便回來考查他們。那些聽話的學生背得磕磕絆絆,許久沒有完全背下來。倒是那幾個調皮鬼張口就來:“山巔一寺一壺酒(3.14159),爾樂苦煞吾(26535),把酒吃(897),酒殺爾(932),殺不死(384),遛爾遛死(6264),扇扇刮(338),扇耳吃酒(3279)?!闭{皮鬼們一邊念,一邊手舞足蹈地表演。先生氣得目瞪口呆,卻也無可奈何。
趣味鏈接
1. π的展開值中,第60~69位的數字為4592307816,恰好是0~9這10個數字。π的展開值中連續出現0~9這10個數字的概率為0.00036288。
2. π計算到小數點后第710100位時,會連續出現7個3。
3. π的小數點后3位141,其數字和為1+4+1=1+2+3=6;
小數點后7位1415926,其數字和為1+4+1+5+9+2+6=1+2+3+4+
5+6+7=28。
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