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
| Мнение | Наука и космос

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. ;-)
L
(кит. трад. 劉徽, упр. 刘徽, пиньинь Liú Huī; род. ок. 220, умер ок. 280) — китайский математик.
А он точно Хуэй?
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

Ученые впервые наблюдали процесс, давший начало сложной жизни на Земле: как контакт двух простых клеток изменил ход эволюции

Один из самых сложных вопросов в современной биологии — это механизм появления эукариотической клетки. Вся жизнь на Земле делится на простые микроорганизмы (бактерии и археи) и...

Архитектура преисподней: как на самом деле устроен источник магмы Йеллоустоунского супервулкана

Традиционно считалось, что под Йеллоустоуном находится мантийный плюм. Согласно этой классической концепции, глубоко в недрах планеты, на границе земного ядра и мантии, зарождается мощный...

Секрет Саграда Фамилия: почему у самого высокого храма мира предел высоты в 172 метра

В прошлой статье я писал про долгострой, и вот совпадение, тоже храм, в Таиланде. Но если Храм Истины это самый масштабный проект целиком из древесины, то Саграда Фамилия уже самый высокий...

Как первоцветы выживают в суровых условиях ранней весны

Ранняя весна в центральной полосе России — время, когда природа только пробуждается от зимнего сна. Еще в низинах лежит снег, а на полянках появляются первые цветы, это кажется настоящим...

Где находится самый старый пароход в России и почему его сохранили

На набережной Енисея в центре Красноярска стоит пароход, который по праву считается одним из самых старых сохранившихся судов России. Грузопассажирский колёсный пароход «Святитель Николай»,...