关于圆周率的知识有哪些

投针实验是什么

  1777年法国科学家蒲丰提出的一种计算圆周率的方法——随机投针法,即著名的蒲丰投针问题。这一方法的步骤是:
  1) 取一张白纸,在上面画上许多条间距为d的平行线。
  2) 取一根长度为l(l<d) 的针,随机地向画有平行直线的纸上掷n次,观察针与直线相交的次数,记为m
  3)计算针与直线相交的概率.
  18世纪,法国数学家布丰和勒可莱尔提出的“投针问题”,记载于布丰1777年出版的著作中:“在平面上画有一组间距为d的平行线,将一根长度为l(l<d)的针任意掷在这个平面上,球此针与平行线中任一条相交的频率。”布丰本人证明了,这个概率是
  p=2l/(πd) π为圆周率
  利用这个公式可以用概率的方法得到圆周率的近似值。下面是一些资料
  实验者 年代 投掷次数 相交次数 圆周率估计值
  沃尔夫 1850 5000 2531 3.1596
  史密斯 1855 3204 1219 3.1554
  德摩根 1680 600 383 3.137
  福克斯 1884 1030 489 3.1595
  拉泽里尼 1901 3408 1808 3.1415929
  赖纳 1925 2520 859 3.1795
  布丰投针实验是第一个用几何形式表达概率问题的例子,他首次使用随机实验处理确定性数学问题,为概率论的发展起到一定的推动作用。
  像投针实验一样,用通过概率实验所求的概率来估计我们感兴趣的一个量,这样的方法称为蒙特卡罗方法(Monte Carlo method)。蒙特卡罗方法是在第二次世界大战期间随着计算机的诞生而兴起和发展起来的。这种方法在应用物理、原子能、固体物理、化学、生态学、社会学以及经济行为等领域中得到广泛利用。
  法国数学家布丰(1707-1788)最早设计了投针试验。并于1777年给出了针与平行线相交的概率的计算公式P=2L/πd(其中L是针的长度,d是平行线间的距离,π是圆周率)。
  由于它与π有关,于是人们想到利用投针试验来估计圆周率的值。
  此外,随便说出3个正数,以这3个正数为边长可以围成一个钝角三角形的概率P也与π有关。
  值得注意的是这里采用的方法:设计一个适当的试验,它的概率与我们感兴趣的一个量(如π)有关,然后利用试验结果来估计这个量,随着计算机等现代技术的发展,这一方法已经发展为具有广泛应用性的蒙特卡罗方法。
  投针试验——计算π的最为稀奇的方法之一
  计算π的最为稀奇的方法之一,要数18世纪法国的博物学家C·蒲丰和他的投针实验:在一个平面上,用尺画一组相距为d的平行线;一根长度小于d的针,扔到画了线的平面上;如果针与线相交,则该次扔出被认为是有利的,否则则是不利的.
  蒲丰惊奇地发现:有利的扔出与不利的扔出两者次数的比,是一个包含π的表示式.如果针的长度等于d,那么有利扔出的概率为2/π.扔的次数越多,由此能求出越为精确的π的值.
  公元1901年,意大利数学家拉兹瑞尼作了3408次投针,给出π的值为3.1415929——准确到小数后6位.不过,不管拉兹瑞尼是否实际上投过针,他的实验还是受到了美国犹他州奥格登的国立韦伯大学的L·巴杰的质疑.通过几何、微积分、概率等广泛的范围和渠道发现π,这是着实令人惊讶的!

参考资料:http://baike.baidu.com/view/640668.htm

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第1个回答  2012-09-10
手写体写的π圆周率,一般以π来表示,是一个在数学及物理学普遍存在的数学常数。它定义为圆形之周长与直径之比。它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。分析学上,π 可定义为是最小的 x > 0 使得 sin(x) = 0。

常用的 π 近以值包括疏率“22/7”及密率“355/113”。这两项均由祖冲之给出。

π 约等于(精确到小数点后第100位)

3.14159 26535 89793 23846 26433 83279 50288 41971

69399 37510 58209 74944 59230 78164 06286 20899

86280 34825 34211 70680

π 的计算及历史
由于 π 的超越性,所以只能以近似值的方法计算 π。对于一般应用 3.14 或 22/7 已足够,但工程学常利用 3.1416 (5个有效数字) 或 3.14159 (6个有效数字)。至于密率 355/113 则是易于记忆,精确至7位有效数字的分数。

实验时期
中国古籍云:‘周三径一’,意即 π=3。公元前17世纪的埃及古籍《阿美斯纸草书》(Ahmes,又称“阿梅斯草片文书”;为英国人Henry Rhind于1858年发现,因此还称“Rhind草片文书”)是世界上最早给出圆周率近似值,为 256/81 (3 + 1/9 + 1/27 + 1/81) 或 3.160。

至阿基米得之前,π值之测定倚靠实物测量。

几何法时期?D?D反复割圆
阿基米得用几何方法得出圆周率是介乎 3又1/7 与 3又10/71 之间。

公元263年,刘徽用“割圆术”给出 π=3.14014 并限出 3.14 是个很好的近似值?D?D“割之弥细,所失弥少,割之又割,以至于不可割,则与圆周合体而无所失矣。”;其中有求极限的思想。

公元466年,祖冲之用割圆术算到小数点后7位精度,这一纪录在世界上保持了一千年之久。为纪念祖冲之对中国圆周率发展的贡献,将这一推算值用他的名字被命名为“祖冲之圆周率”,简称祖率

分析法时期?D?D无穷级数
这一时期人们开始摆脱利用割圆术的繁复计算,开始利用无穷级数或无穷连乘积求π。

Ludolph van Ceulen (circa,1600年) 计算出首 35 个小数字。他对此感到自豪,因而命人把它刻在自己的墓碑上。

Slovene 数学家Jurij Vega于1789年得出首 140 个小数字,其中有 137 个是正确的。这个世界纪录维持了五十年。他是利用了John Machin于1706年提出的数式。

所有以上的方法都不能快速算出 π。第一个快速算法由 Machin 提出:

其中 arctan(x) 可由泰勒级数算出。类似方去称为“类Machin算法”。
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