圆周率必须掌握的知识(看完这篇文章你也会像大牛一样计算圆周率)

自从有了电子计算机,圆周率的计算方法就已经很少使用割圆法了, 具体方法见这篇文章,你读完之后在家也可以计算圆周率。【最后别忘了“关注我”,分享和转发,一起学习真正的知识。】

前几天,瑞士科学家宣布,他们用一台“超级计算机”计算出了最新的圆周率(Pi),为小数点后62.8万亿位,用时108天又9小时。这又一次点燃了大众对计算圆周率的热情,圆周率的搜索一度达到热搜前十名。其中绝大多数人都是搜索求解方法,我也看了一下,网上给的方法基本上都是割圆法。其实这个方法在中学时就已经学过了,我国古代数学家祖冲之也就是利用这个方法得到圆周率在3.1415926和3.1415927之间,这个结果领先了欧洲1000多年。理论上来说这个方法可以计算到无穷位数,但是祖冲之先生为什么就不再计算下去了呢?大数学家欧拉和高斯们为什么也计算的不多呢?因为这种方法涉及到开平方根,所以圆周率计算的精度受到开平方根求解的影响。

自从有了电子计算机,圆周率的计算方法就已经很少使用割圆法了,而是更多地用“蒙特卡罗”方法了。具体方法是,我们取一个正方形,在里面作一个内切圆,我们假设正方形边长为a,它的面积就是a^2,圆的半径为a/2,圆的面积就是1/4Pia^2,圆面积与正方形面积之比为1/4Pi。具体在电脑中的操作如下:

圆周率必须掌握的知识(看完这篇文章你也会像大牛一样计算圆周率)(1)

图1,大正方形内的小正方形数为100个。

上面图1中,大正方形内小正方形的个数是100,我们可以数出图中圆未占的个数约是24个,所以圆占76个,所以1/4Pi=76/100,则Pi=3.04。

圆周率必须掌握的知识(看完这篇文章你也会像大牛一样计算圆周率)(2)

图2,大正方形内的小正方形数为400个。

上面图2中,大正方形内小正方形的个数是400,我们可以数出图中圆未占的个数约是84个,所以圆占316个,所以1/4Pi=316/400,则Pi=3.16。

圆周率必须掌握的知识(看完这篇文章你也会像大牛一样计算圆周率)(3)

图3,大正方形内小正方形的个数为900个。

上面图3中,大正方形内小正方形的个数是900,我们可以数出图中圆未占的个数约是196个,所以圆占704个,所以1/4Pi=704/900,则Pi=3.12888889。

圆周率必须掌握的知识(看完这篇文章你也会像大牛一样计算圆周率)(4)

图4,大正方形内小正方形的个数为1600个。

上面图4中,大正方形内小正方形的个数是1600,我们可以数出图中圆未占的个数约是340个,所以圆占1260个,所以1/4Pi=1260/1600,则Pi=3.15。

经过上面四幅图,相信我们已经可以理解了这种方法,当小正方形的个数越来越多的时候,所得到的圆周率值就越精确,当小正方形的边长可以看作零的时候,你所得到的值就是精确的。当电子计算机出现以后,我们可以让计算机运算一次时向这个大正方形里随机的投一个点(这个点的边长是真正的零),这个点随机的落在这个大正方形里的某个地方,当点数越来越多时,上面的比例也就越精确。计算机的运算速度越快,一定时间内投点的个数就越多,计算就越精确,如果想得到相同精度的计算值,运算速度快的计算机用时也越少。

以上就是现在使用最多的计算圆周率的方法,其实很多计算都是用这个方法,比如精确制导,航空航天,天气预报,先进材料制造等等,所以这也是各个国家一直在追求超算速度的原因。

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