Откуда взялось число π и почему у него бесконечное количество знаков после запятой

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

Число π известно каждому школьнику, но его история и природа куда глубже простых формул из учебника или простого обозначения «3,14». Чтобы вас заинтриговать, добавлю, что после запятой у числа π буквально бесконечно знаков, которые никогда подряд не повторяются. А на сегодня известно 100 триллионов знаков после запятой. Но это, разумеется, далеко не все. Это число пронизывает геометрию, физику, астрономию и даже современные цифровые технологии. Чтобы понять, почему это так, нужно проследить путь числа π от древних цивилизаций до современных вычислений, и хотя бы поверхностно разобраться в его фундаментальных свойствах.

Автор: freepik с редактированием ИИ Источник: ru.freepik.com

Что такое число π

Число π — это буквально отношение длины окружности к её диаметру. Его значение одинаково для любого круга, большого или маленького — неважно. Если разделить длину окружности на диаметр, всегда получится примерно 3,14159… Это неизменное отношение, и делает π фундаментальной математической константой.

Автор: John Reid: CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org
Автор: jR: CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org
Автор: jR: CC BY-SA 3.0 Источник: commons.wikimedia.org

На уровне формул, π встречается в площади круга, объёме цилиндра, тригонометрии, гармонических процессах и множестве других областей. Оно отражает саму структуру пространства и форм, поэтому присутствует в свойствах волн, орбит планет и даже алгоритмах обработки сигналов. Но и это ещё не всё, константу π можно выразить как производную полупериода функции у = sin (x). Но в этой статье не об этом.

Почему у π бесконечное количество знаков после запятой

Десятичная запись числа π бесконечна и не периодична, потому что π называется иррациональным числом. Иррациональные числа невозможно выразить в виде простой дроби. В отличие от рациональных чисел, чьи дроби либо заканчиваются, либо переходят в повторяющийся цикл, иррациональные числа имеют бесконечную, не повторяющуюся последовательность цифр. Это далеко не все, но забегая вперёд, я постараюсь графически, с точки зрения геометрии, объяснить, почему число π имеет бесконечную запись. Для этого нужно, к примеру, бесконечно вписывать многоугольники в окружность, таким образом соотношение между длиной окружности и длиной вписанных многоугольников всегда будет меняться, но только после запятой. Таким образом, вписывая все новые и новые многоугольники, число π бесконечно изменяется после знака запятой.

Автор: Fredrik: общественное достояние Источник: commons.wikimedia.org

Как и когда вычислили число π

Интересно, что настолько важная постоянная величина как π, насчитывает тысячи лет. Первые попытки вычислить отношение окружности к диаметру предпринимались ещё в Древнем Египте и Вавилоне. Египтяне использовали приближённое значение 3,16, а вавилоняне — 3,125. Более точные расчёты провёл Архимед в III веке до н. э. Он вписал и описал многоугольники вокруг окружности, и получил значение π между 3,1408 и 3,1429. Это тот метод, что изображён на фоне выше, в качестве графического объяснения. В Китае математик Лю Хуэй довёл точность до 3,14159, используя многоугольник с 3072 сторонами. Позднее индийские и арабские учёные продолжили работу, а в XVII—XVIII вв.еках появились бесконечные ряды (понятие математического анализа), позволившие вычислять π с высокой точностью. Сегодня благодаря компьютерам известно уже более 100 триллионов его знаков.

Где применяется число π

Изначально кажется, что π исключительно геометрическое понятие, но его применение значительно шире. Именно поэтому изучению и расчетам числа π учёные уделяют так много времени. Оно используется в физике для описания волн, колебаний и электромагнитных процессов. В астрономии π встречается при расчётах орбит, расстояний и гравитационных взаимодействий. В инженерии оно необходимо для проектирования механизмов, вычисления объёмов резервуаров, оценки прочности конструкций и так далее. В цифровых технологиях π участвует в алгоритмах сжатия данных, компьютерной графике, моделировании и криптографии. Даже в статистике применяется π в нормальном распределении, лежащем в основе вероятностных моделей.

Автор: pch. vector Источник: ru.freepik.com

Заключение

Таким образом, число π — это больше, чем просто обычное неизменное соотношение. На базе этой константы построено много расчетов и технологий. Интересно то, что это число было рассчитано ещё в древнем мире, и на практике применялось ещё тысячи лет назад. На этом у меня всё, спасибо всем за внимание.

Источник: wikipedia

Изображение в превью:
Автор: freepik с редактированием ИИ
Источник: ru.freepik.com

11 комментариев

Добавить комментарий

m
Оно отражает саму структуру пространства
И как именно?
Десятичная запись числа π бесконечна и не периодична, потому что π называется иррациональным числом.

Мдя… Марш в школу учиться… Вместе со СтеллойПодНомером… А если бы называли рациональным, то десятичная запись была бы конечной?
s
Это всё Архимед нехороший человек. Назвал бы он пи рациональным и не было проблем.
a
Во времена Архимеда еще не было такой терминологии. Это всякие ньютоны и коши виноваты.
_
Автору хочу открыть глаза на то, что среди иррациональных чисел, т.е. непредставимых в виде натуральной дроби, есть ещё подмножество — трансцендентные числа. Так вот — число ПИ оно именно что принадлежит множеству трансцендентных чисел.
Слишком уж вольно автор тут наваял статейку, это даже не научпоп.
a
Слабо написать статейку о связи констант «пи» и «е»?
m
Ну… Как бы тождество Эйлера…
Другое дело, что, если человек разбирается в математике, то он должен понимать, какое отношение имеет нормальное распределение к отношению радиуса к длине окружности…
a
Я же не у вас спрашивал. ;-)
1
По системе Палладия — точно!
Raf999
Древние вообще много в чем разбирались неплохо, нынешние учёные это карлики на плечах гигантов
a
Например, Аристотель и вся греческая философия на многие века остановили развитие физики. Невместно, видите ли, пачкать руки проверками того, что придумал «чистый разум». Такого нагородили — ужас. Современная физика началась с Галилея.

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

Создан компьютер из живых бактерий: как деление клеток в микроканалах заменяет работу процессора

В математике и программировании существует большой класс задач, которые легко сформулировать, но крайне трудно решить в большом масштабе. Их называют комбинаторными задачами полного перебора....

Парк Юрского периода ближе, чем кажется? Ученые нашли кровь динозавра возрастом 115 млн лет

Международная группа исследователей опубликовала в научном журнале Proceedings of the National Academy of Sciences статью, которая вызвала серьезные споры среди палеонтологов. Авторы работы изучили...

Почему на чае появляется «бензиновая» пленка, даже если чашка идеально чистая

На поверхности свежего чая иногда появляется тонкая блестящая пленка. Под лампой она напоминает масло или бензин на воде, а если провести ложкой, поверхность ломается на отдельные фрагменты. Чашку...

Обрыв магистрали включает тормоза: как появился автоматический воздушный тормоз Вестингауза

До появления воздушного тормоза остановка длинного поезда зависела не от одного машиниста, а от цепочки людей. По свистку локомотива тормозные кондукторы должны были добраться до ручных тормозов...

Вместо колёс — два винта: как шнекоход ЗИЛ-29061 помогал искать космонавтов

У этой машины вместо колёс — два огромных винта. Она могла ползти по болоту, двигаться по рыхлому снегу и держаться на воде. Зато на обычной дороге её сильная сторона превращалась в...