當前位置

首頁 > 經典小故事 > 經典故事 > 數學家與圓周率的故事

數學家與圓周率的故事

推薦人: 來源: 閱讀: 1.87W 次

圓周率(Pi)是圓的周長與直徑的比值,一般用希臘字母π表示,是一個在數學及物理學中普遍存在的數學常數。π也等於圓形之面積與半徑平方之比,是精確計算圓周長、圓面積、球體積等幾何形狀的關鍵值。下面是小編帶來的數學家與圓周率的故事,希望對你有幫助。

數學家與圓周率的故事

數學家與圓周率的故事 1

因爲圓形的普遍存在,所以圓周率π是個廣泛使用的常數。小學生就開始了對圓周率π的學習,但很多人對於π的認識,基本上就停止在小學水平。

學數學就是要經常問一問爲什麼,不能僅僅接受結論,而不思考得出結論的過程和歷史,對於圓周率π也一樣。

對於π,到了中學和大學以後,就可以思考的更多些。

圓的周長與直徑的比,對於所有大大小小的圓,難道都是一個恆定不變的常數嗎?

有的人認爲,這是一個不需要思考的問題,其實不然。我們從小學開始就學到了這個問題的結論,並用這個結論進行各種計算,用的也很好。其實,在小學時就可以適當的思考下:這是爲什麼呢?只要思考一下,思考的稍微多一點,就一定對學習數學有益!

隨着學習的逐漸深入,還可以進一步思考:這個常數是有限小數、無限循環小數,還是無限不循環小數?

說它是個無理數,即無限不循環小數,數學上證明過了嗎?

不要說以上各種各樣的思考沒有意義,實際上,我們人類正因爲很多像這樣的思考,才使得數學有意思、有用途,從而取得了巨大的進步和成就。

近兩年,我對圓周率π再一次感興趣,是因爲讀了《中國橋魂:茅以升的故事》(吉林科學技術出版社),瞭解到茅以升在美國留學讀研期間,在中國留學生主辦的《科學》雜誌上發表了論文《中國圓周率略史》,科學地證明了中國是最早確切知道圓周率科學內容的國家,祖沖之是世界上最早把圓周率計算到小數點後7位的人。

從人類對圓周率π逐步認識的歷史過程來看,我做了如下簡要的梳理:

3000年以前,人類憑經驗知道了圓的周長約等於直徑的3倍,即π=3。小學生直接學π=3.14,其實在對圓周率π的思考上,基本上處在這個歷史時期的經驗值階段。

2000年以前,古希臘科學家阿基米德從單位圓出發,先用內接正六邊形求出圓周率的下界爲3,再用外接正六邊形求出圓周率的上界爲4。接着,他把正多邊形的邊數一次又一次的加倍,直至內接正96邊形和外接正96邊形爲止。最後,得到近似值π=3.141851。中學生學到了幾何知識,在對圓周率π的思考上,可以進入這個歷史時期的幾何值階段。

1700年以前,中國數學家劉徽用割圓術計算圓周率,他從圓內接正六邊形逐次分割,一直算到正3072邊形,得到圓周率近似等於3.1416。

1500年以前,中國數學家祖沖之將圓周率精確到小數點後7位,給出不足近似值3.1415926和過剩近似值3.1415927,這個精確程度在人類歷史上保持了近千年的紀錄。

400年以前,微積分的發現,人類進入了數學分析時期,計算圓周率π的各種表達式紛紛出現,使計算精度迅速增加。大學生學到了高等數學中微積分和無窮級數的知識,在對圓周率π的思考上,可以達到這個歷史時期的分析值階段。

1761年,科學家證明了圓周率π是無理數,即無限不循環小數。

1948年,人工計算圓周率π達到808位的小數值,創下了人工計算圓周率的最高記錄。

1949年,計算機的出現,使圓周率的計算有了突飛猛進的發展,能夠精確計算到的小數位,從幾千位、幾萬位,到百萬位、億位,直到5萬億位、10萬億位……

從以上對在對圓周率π的思考與計算,我們可以發現:人類的思考力和計算力是多麼神奇啊!

思考是數學的'靈魂,如果思考不深入、不一清二楚,那麼就不可能有今天高度發展的數學。中小學生從小就要學會數學思考,養成思考數學的習慣,否則,就不能真正學好數學。

現在,有相當多中小學生閱讀數學概念和理論的時間偏少,數學閱讀的量很不夠,不利於數學思考能力和綜合數學素養的提高。我一直想爲中小學生寫一些數學閱讀材料,本篇圓周率常數的故事是一種嘗試,希望老師和家長先讀一讀,瞭解圓周率π中蘊含的豐富的教育價值,然後再根據情況適當推薦、引導學生來閱讀、來感悟。

數學家與圓周率的故事 2

祖沖之是我國曆史上南北朝的大數學家和天文學家。在他小的時候,祖父經常給祖沖之講一些科學家的故事,其中張衡發明地動儀,可以預測地震的故事深深打動了祖沖之幼小的心靈。

祖沖之常隨祖父去建築工地,晚上,在那裏他常同農村小孩們一起乘涼、玩耍。

天上星星閃爍,在祖沖之看來,這些星星很雜亂地散佈着,而農村孩子們卻能叫出星星的名稱,如牛郎、織女以及北斗星等,此時,祖沖之覺得自己實在知道得很少。

祖沖之不喜歡讀古書,5歲時,父親教他學枟論語枠,兩個月他也只能背誦十幾句。氣得父親又打又罵。可是,祖沖之非常喜歡數學和天文。

一天晚上,祖沖之躺在牀上想起白天老師說的“圓周是直徑的3倍”,可是他總覺得這話似乎不對。

第二天早,他就拿了一段媽媽量鞋子的繩子,跑到村頭的路旁,等待過往的車輛。

一會兒,來了一輛馬車,祖沖之叫住馬車,對駕車的老人說:“讓我用繩子量量您的車輪,行嗎?”老人點點頭。

祖沖之用繩子把車輪量了一下,又把繩子折成同樣大小的3段,再去量車輪的直徑。量來量去,他發現,車輪的直徑確實不是圓周長的1/3。

祖沖之站在路旁,一連量了好幾輛馬車車輪的直徑和周長,得出的結論是一樣的。

這究竟是爲什麼?這個問題一直在他的腦海裏縈繞。他決心要解開這個謎。而後,經過多年的努力研究,祖沖之終於通過數學計算,得出圓周長和圓直徑的關係了:必然大於3.1415926,而小於3.1415927。

祖沖之是世界上第一個,將圓周率計算到小數點後7位的數學家,直到1000多年後,德國數學家鄂圖才計算出同樣的結果。

互動一下

祖沖之之所以成爲大數學家,得益於他有很強的刻苦研究實踐的精神,那麼,小朋友們,大隊長希望小朋友們也能去測量一下,然後來告訴大隊長,圓周長到底是不是直徑的3倍呢?