Число пі

Матеріал з Вікіпедії — вільної енциклопедії.
Перейти до: навігація, пошук

Число́ пі (позначається \pi) — математична константа, що визначається у Евклідовій геометрії як відношення довжини кола l до його діаметра d.

\pi = \frac{l}{d}

або як площа круга одиничного радіуса.

Число \pi виникло в геометрії як відношення довжини кола до довжини його діаметра, проте воно з'являється і в інших областях математики. Вперше позначенням цього числа грецькою літерою π скористався британський математик Джонс (1706), а загальноприйнятим воно стало після робіт Ейлера. Це позначення походить від початкової букви грецьких слів περιφέρεια — оточення, периферія та περίμετρος — периметр.

Довжина кола дорівнює π, якщо його діаметр 1.

Ірраціональність і трансцендентність[ред.ред. код]

Число \pi ірраціональне і трансцендентне.

Ірраціональність числа \pi була вперше доведена Йоганном Ламбертом у 1767 році шляхом розвинення числа \frac{e-1}{2^n} у неперервний дріб. У 1794-му Лежандр навів строгіше доведення ірраціональності чисел π і π2.

У 1882 році професорові Кенігсберзького, пізніше Мюнхенського університетів Фердинанду Ліндеману вдалося довести трансцендентність числа π. Доведення спростив Фелікс Клейн в 1894 р. Його доведення додано до роботи «Питання елементарної і вищої математики», ч. 1, що вийшла в Геттінгені в 1908 р.

Оскільки в Евклідовій геометрії площа круга і довжина кола є функціями числа π, то доведення трансцендентності π поклало край суперечці про квадратуру круга, що тривала понад 2,5 тисячі років.

Досі невідомо, чи є π нормальним числом.

Співвідношення[ред.ред. код]

Відомо багато формул з числом \pi:

\frac2\pi=
\frac{\sqrt{2}}2\cdot
\frac{\sqrt{2+\sqrt2}}2\cdot
\frac{\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt2}}}2 \cdot \ldots
\frac{2}{1} \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{4}{3} \cdot \frac{4}{5} \cdot \frac{6}{5} \cdot \frac{6}{7} \cdot \frac{8}{7} \cdot \frac{8}{9} \cdots = \frac{\pi}{2}
\frac{1}{1} - \frac{1}{3} + \frac{1}{5} - \frac{1}{7} + \frac{1}{9} - \cdots = \frac{\pi}{4}

\pi=4-8\sum_{k=1}^{\infty} \left ( \frac{1}{(4k-1)(4k+1)} \right )

e^{\pi i} + 1 = 0\;
\int_{-\infty}^{\infty}\ e^{-x^2}{dx} = \sqrt{\pi}

Історія розрахунків[ред.ред. код]

Античність[ред.ред. код]

Найперші відомі записані свідчення наближень числа \pi датуються близько 1900 року д.н. е.; це 256/81 ≈ 3.160 (Єгипет) і 25/8 = 3.125 (Вавилон), обидва в межах 1 відсотка від дійсного значення.[1] Індійський текст Шатапатха-Брахмана дає значення \pi як 339/108 ≈ 3.139. Вважається, що параграф із Царів 7:23 і Хронік 4:2 в якому розглядається церемоніальний басейн в церкві Царя Соломона з діаметром в десять ліктів і периметром тридцять ліктів, показує, що автори вважали \pi близьким в значенні до трьох, що різні вчені намагались пояснити через різні припущення такі як шестикутний басейн або вигнутий назовні обідок.[2]

Діаграми обчислення числа пі Архімедом

Архімед (287—212 до н.е), можливо, першим запропонував метод обчислення \pi математичним способом. Для цього він вписував у коло і описував біля нього правильні багатокутники. Приймаючи діаметр кола за одиницю, Архімед розглядав периметр вписаного багатокутника як нижню оцінку довжини кола, а периметр описаного багатокутника як верхню оцінку. Таким чином, для шестикутника виходить 3 < \pi < 2\sqrt{3}.

Розглядаючи правильний 96-кутник, Архімед отримав оцінку 3+\frac{10}{71} < \pi <3+\frac{1}{7}.

Птоломей в своєму Альмагесті дає значення 3.1416, яке він міг отримати в Аполлонія з Перги.[3]

Близько 265 року н. е. математик Лю Хуей знайшов простий і точний спосіб ітераційного алгоритму розрахунку числа \pi з будь-якою точністю. Він особисто довів розрахунок до 3072-кутника і отримав наближене значення \pi ≈ 3.1416.[4] Пізніше Лю Хуєй винайшов швидкий спосіб розрахунку \pi і отримав наближене значення 3.14, провівши розрахунок тільки для 96-кутника[4] та скористався з того факту, що різниця в площі між серією багатокутників утворюють геометричну прогресію кратну 4.

Близько 480 року китайський математик Цу Чунчжі продемонстрував. що \pi ≈ 355/113 (≈ 3.1415929), і показав що 3.1415926 < \pi < 3.1415927[4], використавши алгоритм Лю Хуєйя довів розрахунок до 12288-кутника. Це значення залишалось найточнішим наближенням \pi протягом 900 років.

В Індії Аріабхата і Бхаскара використовували наближення 62832/20000 = 3,1416.

Друге тисячоліття нашої ери[ред.ред. код]

До другого тисячоліття н. е. число \pi було розраховане з точністю не більшою ніж 10 цифр в записі числа. Наступний великий поступ у вивченні числа \pi прийшов з розвитком нескінченних рядів і, відповідно, з відкриттям математичного аналізу, що дозволило розраховувати \pi з будь-якою бажаною точністю розглядаючи необхідну кількість членів такого ряду. Близько 1400 року Мадхава Сангамаграма знайшов перший з таких рядів:

{\pi} = 4\sum^\infty_{k=0} \frac{(-1)^k}{2k+1} = \frac{4}{1} - \frac{4}{3} + \frac{4}{5} - \frac{4}{7} + \frac{4}{9} - \frac{4}{11} + \cdots\!

Зараз цей ряд відомий як ряд Мадхави-Лейбніца[5][6] або ряд Грегорі-Лейбніца оскільки його знову відкрили Джеймс Грегорі та Готфрід Лейбніц у 17-тому столітті. Проте, швидкість сходження занадто повільна, щоб розрахувати багато значущих цифр на практиці; треба додати близько 4000 членів ряду, щоб вдосконалити наближення Архімеда. Проте, перетворивши ряд у такий вигляд

\begin{align}
\pi &= \sqrt{12}\sum^\infty_{k=0} \frac{(-3)^{-k}}{2k+1}
= \sqrt{12}\sum^\infty_{k=0} \frac{(-\frac{1}{3})^k}{2k+1} \\
&= \sqrt{12}\left(1-{1\over 3\cdot3}+{1\over5\cdot 3^2}-{1\over7\cdot 3^3}+\cdots\right),
\end{align}

Мадхава зміг розрахувати \pi як 3.14159265359, що правильно з точністю до 11 десяткових цифр. Цей рекорд побив Перський математик Джамшид ал-Каши, який розрахував \pi з точністю до 16 десяткових цифр.[7]

Перший значний європейський внесок з часів Архімеда зробив німецький математик Лудольф ван Цейлен (1536—1610). Він витратив десять років на обчислення числа \pi з 20-ма десятковими цифрами (цей результат був опублікований у 1596 році). Застосувавши метод Архімеда, він довів подвоєння до n-кутника, де n=60·229. Виклавши свої результати в творі «Про коло» («Van den Cirkel»), Лудольф закінчив його словами: «У кого є бажання, хай йде далі». Після смерті в його рукописах було виявлено ще 15 точних цифр числа \pi. Лудольф заповів, щоб знайдені ним знаки були висічені на його надгробному камені.[8] На честь його число \pi іноді називали «лудольфовим числом».

Приблизно в той самий час в Європі з'явились методи розрахунку нескінченних рядів та добутків. Першим таким представленням була формула Вієта:

\frac2\pi = \frac{\sqrt2}2 \cdot \frac{\sqrt{2+\sqrt2}}2 \cdot \frac{\sqrt{2+\sqrt{2+\sqrt2}}}2 \cdot \cdots\!

яку знайшов Франсуа Вієт в 1593 році. Інший відомий результат — це формула Валліса:

\frac{\pi}{2} = \prod^\infty_{k=1} \frac{(2k)^2}{(2k)^2-1} = \frac{2}{1} \cdot \frac{2}{3} \cdot \frac{4}{3} \cdot \frac{4}{5} \cdot \frac{6}{5} \cdot \frac{6}{7} \cdot \frac{8}{7} \cdot \frac{8}{9} \cdots\ = \frac{4}{3} \cdot \frac{16}{15} \cdot \frac{36}{35} \cdot \frac{64}{63} \cdots\!

знайдена Джоном Валлісом в 1655.

Ісаак Ньютон вивів arcsin ряд для \pi в 1665-66 і розрахував 15 цифр:


\begin{align}
\pi &= 6 \arcsin \frac {1} {2} \\
& = 6 \left( \frac {1} {2^1 \cdot 1} + \left( \frac {1} {2} \right) \frac {1} {2^3 \cdot 3} + \left( \frac {1 \cdot 3} {2 \cdot 4} \right) \frac {1} {2^5 \cdot 5} + \left( \frac{1 \cdot 3 \cdot 5} {2 \cdot 4 \cdot 6 } \right) \frac{1} {2^7 \cdot 7} + \cdots \right) \\
&= 3 \sum_{n=0}^\infty \frac {\binom {2n} n} {16^n(2n+1)} \\
& = 3 + \frac{1}{8} + \frac{9}{640} + \frac{15}{7168} + \frac{35}{98304} + \frac{189}{2883584} + \frac{693}{54525952} + \frac{429}{167772160} + \cdots
\end{align}

хоча він пізніше визнав: «Мені соромно казати як багато разів я виконав ці розрахунки, не робив ніяких інших справ увесь цей час».[9] Він сходиться лінійно до \pi з швидкістю сходження μ, яка додає щонайменше три десяткові цифри за кожних 5 доданків. Коли n наближається до безкінечності, μ наближається 1/4 і 1/μ наближається до 4:

 \mu = \frac {(2n-1)^2} {8n(2n+1)}; \frac {1} {\mu} = \frac {8n(2n+1)} {(2n-1)^2} .

В 1706 Джон Мечин був першим, хто розрахував 100 десяткових цифр числа \pi, використовуючи ряди arctan у формулі:

\frac{\pi}{4} = 4\,\mathrm{arctg}\frac{1}{5} - \mathrm{arctg}\frac{1}{239}

де

\arctan \, x = \sum^\infty_{k=0} \frac{(-1)^k x^{2k+1}}{2k+1} = x - \frac{x^3}{3} + \frac{x^5}{5} - \frac{x^7}{7} + \cdots\!

Розклавши арктангенс у ряд Тейлора, можна отримати ряд, що швидко збігається і придатний для обчислення числа \pi з більшою точністю. Ейлер, автор позначення \pi, отримав 153 вірних знаки.

У 1777 році Бюффон запропонував статистичний метод обчислення числа пі, відомий як приклад Бюффона.

У 1873 році англієць В. Шенкс, після 15 років праці, обчислив 707 знаків; щоправда, через помилку тільки перші 527 з них були правильними. Щоб запобігти подібних помилок, сучасні обрахування такого роду здійснюються двічі. Якщо результати збігаються, то вони зі значною ймовірністю правильні. Помилку Шенкса було виявлено у 1948 році одним із перших комп'ютерів, ним же за декілька годин було вирахувано 808 знаків \pi.

Теоретичні досягнення в 18-му століття привели до осягнення природи числа \pi, чого не вдалось би досягнути тільки самими числовими розрахунками. Йоганн Генріх Ламберт довів ірраціональність \pi 1761 року, а Адрієн-Марі Лежандр 1774 року довів ірраціональність \pi2. Тоді як Леонард Ейлер 1735 року розв'язав знамениту Базельську задачу і в результаті знайшов точне значення Ріманової дзета-функції для числа 2.

 \zeta(2)=\sum^\infty_{k=1} \frac{1}{k^2} = \frac{1}{1^2} + \frac{1}{2^2} + \frac{1}{3^2} + \frac{1}{4^2} + \cdots\!

що дорівнює \pi2/6, таким чином він встановив глибокий зв'язок між \pi та простими числами. Обоє Лежандр та Ейлер припускали, що число \pi може бути трансцендентне, що зрештою і довів Фердинанд фон Ліндеман 1882 року.

Обчислення в епоху комп'ютерів[ред.ред. код]

Практично, фізикам потрібно тільки 39 цифр числа \pi, щоб зробити коло розміром як видимий всесвіт з точністю до розміру атома водню.[10]

Настанням епохи цифрових комп'ютерів в 20-му столітті призвело до зростання кількості нових рекордів в розрахунку числа \pi. Джон фон Нейман та його команда використали ENIAC щоб розрахувати 2037 цифр числа \pi 1949 року, цей розрахунок тривав 70 годин.[11] Додаткові тисячі десяткових розрядів отримали в наступні десятиріччя, а рубіж в мільйон цифр перетнули в 1973 році. Прогрес був спричинений не тільки швидшими комп'ютерами, але й новими алгоритмами. Один з найзначніших проривів було відкриття швидкого перетворення Фур'є в 1960-х, що дало можливість комп'ютерам робити швидко арифметичні дії з надзвичайно великими числами.

На початку 20-го століття індійський математик Срініваса Рамануджан відкрив багато нових формул для числа \pi, деякі з них стали знамениті через свою елегантність та математичну глибину.[12] Обчислювальні алгоритми, засновані на формулах Рамануджана працюють дуже швидко. Одна з цих формул:

\frac{1}{\pi} = \frac{2\sqrt{2}}{9801} \sum^\infty_{k=0} \frac{(4k)!(1103+26390k)}{(k!)^4 \, 396^{4k}}

де k! — це факторіал k

А ось також підбірка інших формул:[13][14]

\pi=\frac{1}{Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{((2n)!)^3(42n+5)} {(n!)^6{16}^{3n+1}}\!
\pi=\frac{4}{Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(-1)^n(4n)!(21460n+1123)} {(n!)^4{441}^{2n+1}{2}^{10n+1}}
\pi=\frac{4}{Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(6n+1)\left ( \frac{1}{2} \right )^3_n} {{4^n}(n!)^3}\!
\pi=\frac{32}{Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \left (\frac{\sqrt{5}-1}{2}  \right )^{8n} \frac{(42n\sqrt{5} +30n + 5\sqrt{5}-1) \left ( \frac{1}{2} \right )^3_n} {{64^n}(n!)^3}\!
\pi=\frac{27}{4Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \left (\frac{2}{27}  \right )^n \frac{(15n+2)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{3} \right )_n \left ( \frac{2}{3} \right )_n} {(n!)^3}\!
\pi=\frac{15\sqrt{3}}{2Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \left ( \frac{4}{125} \right )^n \frac{(33n+4)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{3} \right )_n \left ( \frac{2}{3} \right )_n} {(n!)^3}\!
\pi=\frac{85\sqrt{85}}{18\sqrt{3}Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \left ( \frac{4}{85} \right )^n \frac{(133n+8)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{6} \right )_n \left ( \frac{5}{6} \right )_n} {(n!)^3}\!
\pi=\frac{5\sqrt{5}}{2\sqrt{3}Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \left ( \frac{4}{125} \right )^n \frac{(11n+1)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{6} \right )_n \left ( \frac{5}{6} \right )_n} {(n!)^3}\!
\pi=\frac{2\sqrt{3}}{Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(8n+1)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} {(n!)^3{9}^{n}}\!
\pi=\frac{\sqrt{3}}{9Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(40n+3)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} {(n!)^3{49}^{2n+1}}\!
\pi=\frac{2\sqrt{11}}{11Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(280n+19)\left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} {(n!)^3{99}^{2n+1}}\!
\pi=\frac{\sqrt{2}}{4Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(10n+1) \left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} {(n!)^3{9}^{2n+1}}\!
\pi=\frac{4\sqrt{5}}{5Z}  \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(644n+41) \left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} {(n!)^35^n{72}^{2n+1}}\!
\pi=\frac{4\sqrt{3}}{3Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(-1)^n(28n+3) \left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} { (n!)^3{3^n}{4}^{n+1}}\!
 \pi=\frac{4}{Z}\! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(-1)^n(20n+3) \left ( \frac{1}{2} \right )_n \left ( \frac{1}{4} \right )_n \left ( \frac{3}{4} \right )_n} { (n!)^3{2}^{2n+1}}\!
\pi=\frac{72}{Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(-1)^n(4n)!(260n+23)}{(n!)^44^{4n}18^{2n}}\!
\pi=\frac{3528}{Z} \! Z=\sum_{n=0}^{\infty } \frac{(-1)^n(4n)!(21460n+1123)}{(n!)^44^{4n}882^{2n}}\!

де

(x)_n \!

це символ Покхемера для спадного факторіала.

Формула братів Чудновскі[ред.ред. код]

Пов'язану формулу відкрили брати Чудновскі 1987 року:

\frac{1}{\pi} = 12 \sum^\infty_{k=0} \frac{(-1)^k (6k)! (13591409 + 545140134k)}{(3k)!(k!)^3 \, 640320^{3k + 3/2}},

який дає 14 цифр за один член ряду.[12] Чудновскі використали цю формулу, щоб встановити кілька рекордів з обчислення числа \pi в кінці 1980-х, включно з першим обчисленням понад 1 мільярд (1,011,196,691) знаків 1989 року. Ця формула залишається добрим вибором для розрахунку \pi для програм, що працюють на персональному комп'ютері, на противагу суперкомп'ютерам, які використовують для встановлення сучасних рекордів.

Тоді як ряди зазвичай підвищують точність на певну кількість розрядів за кожен член ряду, існують також алгоритми, що багатократно збільшують кількість правильних цифр за кожен підхід, з тим недоліком, що кожен крок вимагає значної кількості обчислювальних ресурсів. Прорив був зроблений 1975 року, коли Річард Брент та Юджин Саламін незалежно один від одного відкрили алгоритм Брента-Саламіна, в якому використовуються тільки арифметичні дії для подвоєння кількості правильних цифр за кожен крок.[15] На початковому етапі алгоритму встановимо такі вихідні значення:

a_0 = 1 \quad \quad \quad b_0 = \frac{1}{\sqrt 2} \quad \quad \quad t_0 = \frac{1}{4} \quad \quad \quad p_0 = 1\!

і проводимо ітерації

a_{n+1} = \frac{a_n+b_n}{2} \quad \quad \quad b_{n+1} = \sqrt{a_n b_n}\!
t_{n+1} = t_n - p_n (a_n-a_{n+1})^2 \quad \quad \quad p_{n+1} = 2 p_n\!

до тих пір, поки an and bn не стануть достатньо близькі. Тоді оцінка значення \pi проводиться за формулою:

\pi \approx \frac{(a_n + b_n)^2}{4 t_n}.\!

Працюючи за цією схемою, достатньо зробити 25 ітерацій, щоб досягти точності 45 мільйонів правильних знаків. Схожий алгоритм, що вчетверо збільшує точність за кожен крок, знайшли Джонатан та Пітер Боруейни.[16] Цей метод використовували Ясумаса Канада та його команда, щоб встановити більшість рекордів з розрахунку числа \pi, починаючи з 1980 року аж до розрахунку 206,158,430,000 десяткових знаків числа п 1999 року. У 2002 році Канада та його група встановили новий рекорд — 1,241,100,000,000. Хоча більшість попередніх рекордів були встановлені за допомогою алгоритму Брента-Саламіна, при розрахунках 2002 року використовували формули типу Мечиновських, які хоч і потребували більше ітерацій, зате радикально знижували використання пам'яті. Розрахунки робили на суперкомп'ютері Hitachi з 64 вузлів та з 1 терабайтом оперативної пам'яті, який був здатний виконувати 2 трильйони операцій в секунду.

В січні 2010 року рекорд був майже 2.7 трильйонів знаків, його встановив французький програміст Фабріс Беллар на персональному комп'ютері[17] Це побило попередній рекорд 2,576,980,370,000 знаків, що встановив Дайзуке Такахаші на T2K-Tsukuba System, суперкомп’ютер університету Цукуба, що в Токіо.[18] 6 серпня 2010 року в PhysOrg.com опубліковано новину, що японський та американський комп'ютерні фахівці Шигеру Кондо та Олександр Йі заявили, що вони розрахували значення \pi до 5 трильйонів знаків на персональному комп'ютері, подвоївши попередній рекорд.[19]

У 1997 році Дейвід Х. Бейлі, Пітер Боруейн і Саймон Плафф винайшли спосіб [20] швидкого обчислення довільної двійкової цифри числа \pi без обчислення попередніх цифр, заснований на формулі

\pi = \sum_{i=0}^{\infty}\frac{1}{16^i}\left(\frac{4}{8i+1}-\frac{2}{8i+4}-\frac{1}{8i+5}-\frac{1}{8i+6}\right)

Подання у вигляді ланцюгового дробу[ред.ред. код]

Послідовність з часткових знаменників простого ланцюгового дробу для \pi не дає ніякої очевидної схеми


\pi=[3;7,15,1,292,1,1,1,2,1,3,1,14,2,1,1,2,2,2,2,1,84,\cdots]

чи


\pi=3+\textstyle \cfrac{1}{7+\textstyle \cfrac{1}{15+\textstyle \cfrac{1}{1+\textstyle \cfrac{1}{292+\textstyle \cfrac{1}{1+\textstyle \cfrac{1}{1+\textstyle \cfrac{1}{1+\ddots}}}}}}}

Проте якщо використовувати узагальнені ланцюгові дроби то отримаємо певні закономірності:[21]


\pi=\textstyle \cfrac{4}{1+\textstyle \cfrac{1^2}{2+\textstyle \cfrac{3^2}{2+\textstyle \cfrac{5^2}{2+\textstyle \cfrac{7^2}{2+\textstyle \cfrac{9^2}{2+\ddots}}}}}}
=3+\textstyle \cfrac{1^2}{6+\textstyle \cfrac{3^2}{6+\textstyle \cfrac{5^2}{6+\textstyle \cfrac{7^2}{6+\textstyle \cfrac{9^2}{6+\ddots}}}}}
=\textstyle \cfrac{4}{1+\textstyle \cfrac{1^2}{3+\textstyle \cfrac{2^2}{5+\textstyle \cfrac{3^2}{7+\textstyle \cfrac{4^2}{9+\ddots}}}}}

Наближення[ред.ред. код]

Наближене значення з точністю до 1000 десяткових знаків:

3,14159 26535 89793 23846 26433  83279 50288 41971 69399 37510
  58209 74944 59230 78164 06286  20899 86280 34825 34211 70679
  82148 08651 32823 06647 09384  46095 50582 23172 53594 08128
  48111 74502 84102 70193 85211  05559 64462 29489 54930 38196
  44288 10975 66593 34461 28475  64823 37867 83165 27120 19091

  45648 56692 34603 48610 45432  66482 13393 60726 02491 41273
  72458 70066 06315 58817 48815  20920 96282 92540 91715 36436
  78925 90360 01133 05305 48820  46652 13841 46951 94151 16094
  33057 27036 57595 91953 09218  61173 81932 61179 31051 18548
  07446 23799 62749 56735 18857  52724 89122 79381 83011 94912

  98336 73362 44065 66430 86021  39494 63952 24737 19070 21798
  60943 70277 05392 17176 29317  67523 84674 81846 76694 05132
  00056 81271 45263 56082 77857  71342 75778 96091 73637 17872
  14684 40901 22495 34301 46549  58537 10507 92279 68925 89235
  42019 95611 21290 21960 86403  44181 59813 62977 47713 09960

  51870 72113 49999 99837 29780  49951 05973 17328 16096 31859
  50244 59455 34690 83026 42522  30825 33446 85035 26193 11881
  71010 00313 78387 52886 58753  32083 81420 61717 76691 47303
  59825 34904 28755 46873 11595  62863 88235 37875 93751 95778
  18577 80532 17122 68066 13001  92787 66111 95909 21642 01989


Простий метод запам'ятати число \pi з точністю до шести значущих цифр після коми:

випишемо парами перші три натуральних непарних числа: 113355.
розділимо список наполовину та поділимо друге число на перше: {355 \over 113} = 3.141592  \ldots

Вчені завжди намагались обчислити число \pi з максимально можливою точністю. Так, наприклад, у 1949 році за допомогою комп'ютера ENIAC було обчислено число \pi до 2037 знаків, а в 1995 — вже 4.294.960.000 знаків.

Безпосередньо з означення числа \pi як відношення довжини кола до його діаметра дістаємо один з можливих методів обчислення цього числа. Визначивши довжину дуги кола і його діаметр, а потім поділивши перше число на друге, дістанемо наближене значення числа \pi. Але точність знайденого таким методом значення числа \pi залежить від точності вимірювання довжини дуг і відрізків; крім того, ми ніколи не маємо справи з ідеальним колом.

Використання в фізиці[ред.ред. код]

Число пі, хоча й не є фізичною константою, дуже часто фігурує у фізичних формулах, завдяки тому, що у них часто неявно закладені властивості кола, особливо у випадку симетрії, при якій зручно використовувати полярну, циліндричну або сферичну систему координат. Іншим джерелом появи числа пі у фізичних формулах є використання нормального розподілу:


f(x;\mu;\sigma)
=
\frac{1}{\sigma\sqrt{2\pi}} \, \exp \left( -\frac{(x- \mu)^2}{2\sigma^2} \right)

та перетворень Фур'є, заснованих на співвідношенні:

 \int_{-\infty}^\infty e^{i (\omega^\prime - \omega )t} dt = 2\pi \delta(\omega^\prime - \omega) ,

де  \delta(x) - дельта-функція Дірака.

Більш глибокий математичний розгляд дає підстави стверджувати, що такі властивості теж пов'язані з колом і полярною або сферичною симетрією, наприклад через тригонометричні функції.

Інше[ред.ред. код]

  • У серпні 2009 року японські вчені обрахували число «пі» з точністю до 2 трильйонів 576 мільярдів 980 мільйонів 377 тисяч 524 знаків після коми [22].

Див. також[ред.ред. код]

Примітки[ред.ред. код]

  1. «About Pi». Ask Dr. Math FAQ. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2007-10-29. 
  2. Borwein, Jonathan M.; David H. Bailey (2 edition (27 Oct 2008)). Mathematics by Experiment: Plausible Reasoning in the 21st Century. A. K. Peters. с. 103, 136, 137. ISBN 978-1568814421. 
  3. C. Boyer, A History of Mathematics, Wiley, p. 168.
  4. а б в C. Boyer, A History of Mathematics, Wiley, p. 202.
  5. George E. Andrews, Richard Askey, Ranjan Roy (1999). Special Functions. Cambridge University Press. с. 58. ISBN 0521789885. 
  6. Gupta R. C. On the remainder term in the Madhava–Leibniz's series // Ganita Bharati, 14 (1992) (1-4) С. 68–71.
  7. Joseph, George Gheverghese (October 2010) [1991]. The Crest of the Peacock: Non-European Roots of Mathematics (вид. 3rd). Princeton University Press. ISBN 978-0-691-13526-7. 
  8. Charles Hutton (1811). Mathematical Tables; Containing the Common, Hyperbolic, and Logistic Logarithms.... London: Rivington. с. 13. 
  9. Gleick, James (1987-03-08). «Even Mathematicians Can Get Carried Away». New York Times. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2011-01-29. 
  10. Young, Robert M. (1992). Excursions in Calculus. Washington: Mathematical Association of America (MAA). с. 417. ISBN 0883853175. 
  11. «An {ENIAC} Determination of pi and e to more than 2000 Decimal Places», Mathematical Tables and Other Aids to Computation, 4 (29), pp. 11-15. (January,1950)
    «Statistical Treatment of Values of First 2,000 Decimal Digits of e and of pi Calculated on the ENIAC», Mathematical Tables and Other Aids to Computation, 4 (30), pp. 109—111. (April,1950)
  12. а б «The constant \pi: Ramanujan type formulas». Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2007-11-04. 
  13. Simon Plouffe / David Bailey. «The world of Pi». Pi314.net. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2011-01-29. 
  14. «Collection of series for pi». Numbers.computation.free.fr. Архів оригіналу за 2013-06-23. Процитовано 2011-01-29. 
  15. Brent, Richard (1975). «Multiple-precision zero-finding methods and the complexity of elementary function evaluation». У Traub, J F. Analytic Computational Complexity (New York: Academic Press). с. 151–176. Процитовано 2007-09-08. 
  16. Borwein, Jonathan M; Borwein, Peter; Berggren, Lennart (2004). Pi: A Source Book. Springer. ISBN 0387205713. 
  17. «Pi calculated to 'record number' of digits». bbc.co.uk. 2010-01-06. Процитовано 2010-01-06. 
  18. Pi-obsessed Japanese reach 2.5 trillion digits 2009-08-20
  19. 5 Trillion Digits of Pi - New World Record
  20. ON THE RAPID COMPUTATION OF VARIOUS POLYLOGARITHMIC CONSTANTS
  21. Lange L. J. An Elegant Continued Fraction for \pi // The American Mathematical Monthly, 106 (May 1999) (5) С. 456–458. — DOI:10.2307/2589152.
  22. Японцы побили рекорд по точности вычисления числа Пи(рос.)

Джерела[ред.ред. код]

  • Beckmann, Petr (1989). A History of Pi. Barnes & Noble Publishing. ISBN 0-88029-418-3.(англ.)
  • Жуков А.В. Вездесущее число "пи". Изд.3 2009. (рос.)

Посилання[ред.ред. код]