圆周率的秘密到底是什么(你所不知道的一切)
圆的面积公式S=πr²和圆的周长公式C=2πr=πd,这两个公式都含有一个特殊的数——圆周率π圆周率不仅是圆的终身伴侣,还是数学中的最神秘的长尾女神,我来为大家讲解一下关于圆周率的秘密到底是什么?跟着小编一起来看一看吧!
圆周率的秘密到底是什么
圆的面积公式S=πr²和圆的周长公式C=2πr=πd,这两个公式都含有一个特殊的数——圆周率π。圆周率不仅是圆的终身伴侣,还是数学中的最神秘的长尾女神。
圆周率是一个常数、是一个无限不循环小数(无理数)、是一个圆周长和直径的比值、是一个完全没有规律可循的数值。
它既普通又特殊,圆周率的值约等于3.14,只不过是日常生活中一个计算圆的常量数值而已。但它又很独特,因为它的值永远没有尽头,即便是使用现在超级计算机的强大运算能力,也只能将它算到小数点后31万亿位左右。
生活中,有些人炫耀自己能背出圆周率值越多位而感到自豪,觉得自己的记忆力超群,但他们却不了解圆周率的“前世今生”。
圆周率的诞生大约在4000年前,一块古巴比伦石块上面记载着圆周率的值为3.125,这是有资料提供的世界上最早出现的圆周率和它的值。之后,古埃及人又算出圆周率的值约为3.1605。古印度人算出圆周率的值更为接近现在的圆周率值,约为3.139。可见,公元前2000年里,古代人就已经知道圆周率,并且还算出它的值。
在中国,东汉时期数学家张衡,他算出了圆周率的值为3.162。到了魏晋时期,数学家刘徽用“割圆术”的方法,将圆周率的值精确到约为3.1416,基本上是现在圆周率值的雏形。
圆周率的发展世界上第一台计算机“ENIAC”于1949年在美国诞生,次年,这台庞大的计算机花了70个小时,算出了圆周率值的小数达到2037位。从此,圆周率进入计算机时代。
上个世纪70年代,圆周率值为100万位;80年代末,美国人算出4.8亿位;2010年,法国人和日本人先后算出27000亿位和5万亿位;不过,这个5万亿位的记录没能保持多久,很快被另外一位日本人给刷新了,2011年,56岁的日本职工近藤茂,用家用个人计算机,大概花了1年的时间,算到10万亿位。
2019年,这项记录再一次被打破,由美国谷歌公司宣布圆周率已经算到惊人的31.4万亿位。
圆周率的算尽有人认为,如此下去,圆周率的值总有一天会被算尽。假设这个说法成立,当未来的某一时刻,数学家们发现圆周率已经算出最后的结果了,那么世界会怎么样?
上个世纪40年代,就有数学家通过严密的逻辑推算,比如微积分、反证法等证明出圆周率是无理数。要是有一天真的算出圆周率是有理数的话,那么之前所有的数学体系将会被推翻,又得重新建立数学定理,甚至还影响到科学测量的标准。
圆周率被算尽的话,会影响圆本身的基本属性。割圆术证明出圆是由无数边的正多边形得出来的,即圆=无数边的正多边形,这就证明圆弧并不是真正的光滑,而是有无数个线段相连接围成圈而形成的。这样的结论一旦成立,就会影响曲线的定义,产生一连串的蝴蝶效应。得出所有曲线组合成的几何图形都不是绝对光滑的曲线,是有无数个线段组合的棱角曲线。
另外,圆周率被算尽还会影响微积分,从而影响到物理学。现在集成电路就是根据微积分原理制作出来的,还包括电子仪器、航天工程等现代物理技术。
不仅在宏观世界里,就连微观世界也会受到改变。物质的原子的电子轨道会变得异常,出现不稳定现象,使得物质的粒子很难集聚在一起。要是这样的话,牵一发动全身,整个世界都要崩溃。
圆周率的应用圆周率的奇特身份,让它在科学领域有了很大的用处。其中,密码学就是显而易见的受用体,有些机密文件需要设置复杂的密码,一般使用加密算法,再加上参数,就变成一系列字符串密文。
参数就相当于密钥,在破译密码之前,要先对参数进行寻找和解读。参数有两种方法:一种是从书籍里面挑选一些文字或者段落进行加密;另外一种则是使用现代计算机技术随机生成数字进行加密。显然,第一种相对来说比较容易被攻破,而第二种就没那么简单了。因为计算机都是随机生成的数字,并且这些数字是伪随机生成的,数学家就可以用“移花接木”的方法,将圆周率的小数位上的数字与素数随机组合,就形成了错综复杂的加密系统。
现在,圆周率已经不单单是一个数学符号,它早已成为检验超级计算机运行能力的重要手段。由于圆周率是无限不循环小数,普通的计算机难以做到对它进行大量计算,这就能测出计算机的稳定性和处理性能,才能更好地完善高新技术的发展。
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