电路板材料数学上的π(3.1415...)是怎么推导出来的

2020年11月27日发(作者：曲泽洲)数学上的π(3.1415...)是怎么推导出来的? 悬赏分：0 | 解决时间：2009-2-25 11:38 | 提问者：Zsw_2007

公式是什么？

最佳答案 π= pi

古希腊欧几里得《几何原本》（约公元前3世纪初）中提到圆周率是常数，中国古算书《周 髀算经》（ 约公元前2世纪）中有“径一而周三”的记载，也认为圆周率是常数。历史上曾采用过圆周率的多种 近似值，早期大都是通过实验而得到的结果，如古埃及纸草书（约公元前1700）中取pi=（4/3）^4≈ 3.1604 。第一个用科学方法寻求圆周率数值的人是阿基米德，他在《圆的度量》（公元前3世纪）中用圆 内接和外切正多边形的周长确定圆周长的上下界，从正六边形开始，逐次加倍计算到正96边形，得到(3+(1 0/71))<π<(3+(1/7)) ，开创了圆周率计算的几何方法（亦称古典方法，或阿基米德方法）， 得出精确到小数点后两位的π值。

中国数学家刘徽在注释《九章算术》（263年）时只用圆内 接正多边形就求得π的近似值，也得出精确到两位小数的π值，他的方法被后人称为割圆术。他用割圆术一直算到 圆内接正192边形。

南北朝时代数学家祖冲之进一步得出精确到小数点后7位的π值（约5世 纪下半叶），给出不足近似值3.1415926和过剩近似值3.1415927，还得到两个近似分数值，密 率355/113和约率22／7。其中的密率在西方直到1573才由德国人奥托得到，1625年发表于荷兰 工程师安托尼斯的著作中，欧洲称之为安托尼斯率。

阿拉伯数学家卡西在15世纪初求得圆周率 17位精确小数值，打破祖冲之保持近千年的纪录。

德国数学家柯伦于1596年将π值算到2 0位小数值，后投入毕生精力，于1610年算到小数后35位数，该数值被用他的名字称为鲁道夫数。

无穷乘积式、无穷连分数、无穷级数等各种π值表达式纷纷出现，π值计算精度也迅速增加。1706 年英国数学家梅钦计算π值突破100位小数大关。1873 年另一位英国数学家尚可斯将π值计算到小数点后 707位，可惜他的结果从528位起是错的。到1948年英国的弗格森和美国的伦奇共同发表了π的808位 小数值，成为人工计算圆周率值的最高纪录。

电子计算机的出现使π值计算有了突飞猛进的发 展。1949年美国马里兰州阿伯丁的军队弹道研究实验室首次用计算机（ENIAC）计算π值，一下子就算到 2037位小数，突破了千位数。1989年美国哥伦比亚大学研究人员用克雷－2型和IBM－VF型巨型电子 计算机计算出π值小数点后4.8亿位数，后又继续算到小数点后10.1亿位数，创下新的纪录。至今，最新纪 录是小数点后12411亿位。

【圆周率的计算】 古今中外，许多人致力于圆周率的研究与计 算。为了计算出圆周率的越来越好的近似

值，一代代的数学家为这个神秘的数贡献了无数的时间 与心血。

十九世纪前，圆周率的计算进展相当缓慢，十九世纪后，计算圆周率的世界纪录频频创 新。整个十九世纪，可以说是圆周率的手工计算量最大的世纪。

进入二十世纪，随着计算机的发 明，圆周率的计算有了突飞猛进。借助于超级计算机，人们已经得到了圆周率的2061亿位精度。
历史上最马拉松式的计算，其一是德国的Ludolph Van Ceulen，他几乎耗尽了一生的时间 ，计算到圆的内接正262边形，于1609年得到了圆周率的35位精度值，以至于圆周率在德国被称为Lud olph数；其二是英国的威廉·山克斯，他耗费了15年的光阴，在1874年算出了圆周率的小数点后707 位，并将其刻在了墓碑上作为一生的荣誉。可惜，后人发现，他从第528位开始就算错了。

把 圆周率的数值算得这么精确，实际意义并不大。现代科技领域使用的圆周率值，有十几位已经足够了。如果用鲁道 夫算出的35位精度的圆周率值，来计算一个能把太阳系包起来的一个圆的周长，误差还不到质子直径的百万分之 一。以前的人计算圆周率，是要探究圆周率是否循环小数。自从1761年兰伯特证明了圆周率是无理数，188 2年林德曼证明了圆周率是超越数后，圆周率的神秘面纱就被揭开了。

现在的人计算圆周率, 多数是为了验证计算机的计算能力，还有，就是为了兴趣。

[编辑本段]【圆周率的计算方法】

古人计算圆周率，一般是用割圆法。即用圆的内接或外切正多边形来逼近圆的周长。阿基米德用 正96边形得到圆周率小数点后3位的精度；刘徽用正3072边形得到5位精度；鲁道夫用正262边形得到了 35位精度。这种基于几何的算法计算量大，速度慢，吃力不讨好。随着数学的发展，数学家们在进行数学研究时 有意无意地发现了许多计算圆周率的公式。下面挑选一些经典的常用公式加以介绍。除了这些经典公式外，还有很 多其它公式和由这些经典公式衍生出来的公式，就不一一列举了。

1、马青公式

π=16arctan1/5-4arctan1/239

这个公式由英国天文学教授约翰· 马青于1706年发现。他利用这个公式计算到了100位的圆周率。马青公式每计算一项可以得到1.4位的十 进制精度。因为它的计算过程中被乘数和被除数都不大于长整数，所以可以很容易地在计算机上编程实现。

还有很多类似于马青公式的反正切公式。在所有这些公式中，马青公式似乎是最快的了。虽然如此，如 果要计算更多的位数，比如几千万位，马青公式就力不从心了。

2、拉马努金公式
1914年，印度天才数学家拉马努金在他的论文里发表了一系列共14条圆周率的计算公式。
这个公式每计算一项可以得到8位的十进制精度。1985年Gosper用这个公式计算到了圆周率的17 ,500,000位。

1989年，大卫·丘德诺夫斯基和格雷高里·丘德诺夫斯基兄弟将拉马 努金公式改良，这个公式被称为丘德诺夫斯基公式，每计算一项可以得到15位的十进制精度。1994年丘德诺 夫斯基兄弟利用这个公式计算到了4,044,000,000位。丘德诺夫斯基公式的另一个更方便于计算机编 程的形式是：

3、AGM（Arithmetic-Geometric Mean）算法

高斯-勒让德公式：

这个公式每迭代一次将得到双倍的十进制 精度，比如要计算100万位，迭代20次就够了。1999年9月，日本的高桥大介和金田康正用这个算法计算 到了圆周率的206,158,430,000位，创出新的世界纪录。

4、波尔文四次迭代式 ：

这个公式由乔纳森·波尔文和彼得·波尔文于1985年发表，它四次收敛于圆周率。

5、bailey-borwein- plouffe算法

这个公式简称BBP公式，由David Bailey, Peter Borwein和Simon Plouffe于1995年共同发表。它打破了传统的圆周率的算法，可以计算 圆周率的任意第n位，而不用计算前面的n-1位。这为圆周率的分布式计算提供了可行性。

6 、丘德诺夫斯基公式

这是由丘德诺夫斯基兄弟发现的，十分适合计算机编程，是目前计算机使用 较快的一个公式。以下是这个公式的一个简化版本：

丘德诺夫斯基公式