好玩的祖冲之“密率”-数学史记-魔数师说

好玩的祖冲之“密率”

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中国南北朝时南朝的科学家、数学家祖冲之(429~500),在宋大明六年即462年上表论历。他和他儿子祖暅(5~6世纪)写了一本叫《缀术》的书。书中记载了有关圆周率的密率\frac {355} {113},约率\frac {22} {7}。此处论及密率\frac {355} {113}有关问题。(1)\frac {355} {113}的精确度及相关的问题。\f...

中国南北朝时南朝的科学家、数学家祖冲之(429~500),在宋大明六年即462年上表论历。他和他儿子祖暅(5~6世纪)写了一本叫《缀术》的书。书中记载了有关圆周率的密率\frac {355} {113},约率\frac {22} {7}。此处论及密率\frac {355} {113}有关问题。

(1)\frac {355} {113}的精确度及相关的问题。\frac {355} {113}展开成小数的值是3.141 592 920 3…,其小数循环节为113-1=112位。显然,它只与圆周率π值的前6位小数吻合。虽然这只求出π的8位准确值,但这个纪录在当时保持了近1000年。直到1424年前后才由中亚的阿尔·卡西(?~1429或1436)以17位准确值打破。而他的密率,则直到1573年才由数学家奥托,和出生在梅兹后移居荷兰的安托尼兹于1585年才重新发现。

(2)祖冲之用\frac {355} {113}作密率具有创造性,简单易记、准确、有趣。这些,不但在数学史上是长盛不衰的美谈佳话,而且与许多成果密切相关。下面举例说明。

\frac {355} {113}便于记忆是显而易见的。将最小的三个奇数1,3,5各重复一次后“平均“斩为两份。大数在上,小数在下。有趣的巧合是,它的分子和分母,都可以用平方数和简单地表示出来:\frac {355} {113}=\frac {{7}^{2}+{9}^{2}+{15}^{2}} {{7}^{2}+{8}^{2}},更有趣的巧合是7,8,9是连续的自然数,而7+8=15!

\frac {355} {113}的准确程度,相当于一个圆的直径是10千米,用它算出的圆周长比准确值大不到3毫米!事实上,密率\frac {355} {113}与π的真值的相对误差仅为\frac {9} {{10}^{8}}!!


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