实验六圆周率的近似计算课件.ppt

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1、实验六圆周率Pi的近似计算数学实验2021/8/9圆周率是一个极其驰名的数。从有文字记载的历史开始，这个数就引起了外行人和学者们的兴趣。作为一个非常重要的常数，圆周率最早是出于解决有关圆的计算问题。仅凭这一点，求出它的尽量准确的近似值，就是一个极其迫切的问题了。事实也是如此，几千年来作为数学家们的奋斗目标，古今中外一代一代的数学家为此献出了自己的智慧和劳动。2021/8/9实验目的：想一想：怎样算？当一回祖冲之！祖冲之计算的圆周率领先世界900年2021/8/9计算的意义人类对π的认识过程，反映了数学和计算技术发展情形的一个侧面。π的研究，在一定程度上反

2、映这个地区或时代的数学水平。德国数学史家康托说：“历史上一个国家所算得的圆周率的准确程度，可以作为衡量这个国家当时数学发展水平的指标。”测试或检验超级计算机的各项性能引发新的概念、方法和思想，产生新的问题2021/8/9的历史直到19世纪初，求圆周率的值应该说是数学中的头号难题。为求得圆周率的值，人类走过了漫长而曲折的道路，它的历史是饶有趣味的。人工计算：实验法->几何法->分析法最高纪录：808位(1948年)计算机方法：年代19491973198919992002位数2035100万10亿2061亿12411万亿2021/8/9的历史－实验时期通过实验

3、对π值进行估算，这是计算π的的第一阶段。这种对π值的估算基本上都是以观察或实验为根据，是基于对一个圆的周长和直径的实际测量而得出的。在古代世界，实际上长期使用π＝3这个数值。最早见于文字记载的有基督教《圣经》中的章节，其上取圆周率为3。这一段描述的事大约发生在公元前950年前后。其他如巴比伦、印度、中国等也长期使用3这个粗略而简单实用的数值。在我国刘徽之前“圆径一而周三”曾广泛流传。我国第一部《周髀算经》中，就记载有圆“周三径一”这一结论。在我国，木工师傅有两句从古流传下来的口诀：叫做：“周三径一，方五斜七”，意思是说，直径为1的圆，周长大约是3，边长为5的正

4、方形，对角线之长约为7。这正反映了早期人们对圆周率π和√2这两个无理数的粗略估计。东汉时期官方还明文规定圆周率取3为计算面积的标准。后人称之为“古率”。2021/8/9早期的人们还使用了其它的粗糙方法。如古埃及、古希腊人曾用谷粒摆在圆形上，以数粒数与方形对比的方法取得数值。或用匀重木板锯成圆形和方形以秤量对比取值……由此，得到圆周率的稍好些的值。如古埃及人应用了约四千年的4(8/9)^2=3.1605。在印度，公元前六世纪，曾取π=√10=3.162。在我国东、西汉之交，新朝王莽令刘歆制造量的容器――律嘉量斛。刘歆在制造标准容器的过程中就需要用到圆周率的值。为

5、此，他大约也是通过做实验，得到一些关于圆周率的并不划一的近似值。现在根据铭文推算，其计算值分别取为3.1547，3.1992，3.1498，3.2031比径一周三的古率已有所进步。人类的这种探索的结果，当主要估计圆田面积时，对生产没有太大影响，但以此来制造器皿或其它计算就不合适了。2021/8/9的历史－几何法时期凭直观推测或实物度量，来计算π值的实验方法所得到的结果是相当粗略的。真正使圆周率计算建立在科学的基础上，首先应归功于“数学之神”阿基米德。他是科学地研究这一常数的第一个人，是他首先提出了一种能够借助数学过程而不是通过测量的、能够把π的值精确到任意精

6、度的方法。由此，开创了圆周率计算的第二阶段。圆周长大于内接正四边形而小于外切正四边形。因此2√2＜π＜4。当然，这是一个差劲透顶的例子。据说阿基米德用到了正96边形才算出他的值域。2021/8/9阿基米德求圆周率的更精确近似值的方法，体现在他的一篇论文《圆的测定》之中。在这一书中，阿基米德第一次创用上、下界来确定π的近似值，他用几何方法证明了“圆周长与圆直径之比小于3+(1/7)而大于3+(10/71)”，他还提供了误差的估计。重要的是，这种方法从理论上而言，能够求得圆周率的更准确的值。到公元150年左右，希腊天文学家托勒密得出π＝3.1416，取得了自阿基米

7、德以来的巨大进步。2021/8/9割圆术。不断地利用勾股定理，来计算正N边形的边长。在我国，首先是由数学家刘徽得出较精确的圆周率。公元263年前后，刘徽提出著名的割圆术，得出π＝3.14，通常称为“徽率”，割圆术仅用内接正多边形就确定出了圆周率的上、下界，比阿基米德用内接同时又用外切正多边形简捷得多。另外，有人认为在割圆术中刘徽提供了一种绝妙的精加工办法，以致于他将割到192边形的几个粗糙的近似值通过简单的加权平均，竟然获得具有4位有效数字的圆周率π＝3927/1250＝3.14162021/8/9祖冲之(429-500)大家更加熟悉的是祖冲之所做出的贡献。祖

8、冲之关于圆周率的两大贡献。其一是求得圆