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2017年11月19日 星期日

丁酉(鸡)年十月初二

中国古代文化-古代数学成就-圆周率的计算

圆周率是数学中最重要的常数之一。对它的计算,可以作为显示出一个国家古代数学发展的水平的尺度之一。而

圆周率的计算

祖冲之

我国古代数学在这方面取得了令世人瞩目的成绩。

我国古代最初把圆周率取作3,这虽应用起来简便,但太不准确。在求准确圆周率值的征途中,首先迈出关键一步的是刘徽。他创立割圆术,用圆内接正多边形无限逼近圆而求取圆周率值。用这种方法他求得圆周率的近似值为3.14,也有人认为他得到了更好的结果:3.1416。青出于蓝,而胜于蓝。后继者祖冲之利用割圆术得出了正确的小数点后七位。而且他还给出了约率与密率。密率的发现是数学史上卓越的成就,保持了一千多年的世界纪录,是一项空前杰作。

祖冲之和圆周率

求算圆周率的值是数学中一个非常重要也是非常困难的研究课题。中国古代许多数学家都致力于圆周率的计算,而公元5世纪祖冲之所取得的成就可以说是圆周率计算的一个跃进。 祖冲之是中国古代伟大的数学家和天文学家。祖冲之于公元429年出生在建康(今江苏南京),他家历代都对天文历法有研究,他从小就接触数学和天文知识,公元464年,祖冲之35岁时,他开始计算圆周率。

在中国古代,人们从实践中认识到,圆的周长是“圆径一而周三有余”,也就是圆的周长是圆直径的三倍多,但是多多少,意见不一。在祖冲之之前,中国数学家刘徽提出了计算圆周率的科学方法--“割圆术”,用圆内接正多边形的周长来逼近圆周长,用这种方法,刘徽计算圆周率到小数点后4位数。 祖冲之在前人的基础上,经过刻苦钻研,反复演算,将圆周率推算至小数点后7位数(即3.1415926与3.1415927之间),并得出了圆周率分数形式的近似值。祖冲之究竟用什么方法得出这一结果,现在无从查考。如果设想他按刘徽的“割圆术”方法去求的话,就要计算到圆内接16000多边形,这需要化费多少时间和付出多么巨大的劳动啊!

祖冲之计算得出的圆周率,外国数学家获得同样结果,已是一千多年以后的事了。为了纪念祖冲之的杰出贡献,有些外国数学史家建议把圆周率π叫做“祖率”。 除了在计算圆周率方面的成就,祖冲之还与他的儿子一起,用巧妙的方法解决了球体体积的计算。他们当时采用的原理,在西方被称为“卡瓦列利”(Cavalieri)原理,但这是在祖冲之以后一千多年才由意大利数学家卡瓦列利发现的。为了纪念祖氏父子发现这一原理的重大贡献,数学上也称这一原理为“祖原理”。

祖冲之在数学领域的成就,只是中国古代数学成就的一个方面。实际上,14世纪以前中国一直是世界上数学最为发达的国家之一。比如几何中的勾股定理,在中国早期的数学专著《周髀算经》(大约于公元前2世纪成书)中即有论述;成书于公元1世纪的另一本重要的数学专著《九章算术》,在世界数学史上最早提出负数概念及正负数加减法法则;13世纪时,中国就已经有了十次方程的解法,而直到16世纪,欧洲才提出三次方程的解法。

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更新时间 : 2009-01-24

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