祖沖之和圓周率

 

祖沖之生於南北朝(西元429-500年)范陽薊縣,計算出月球繞地球一周為27.21223日,和現在公認的27.21222日,在小數第五位才有誤差。因此月球上有一個火山坑命名「祖沖之」。

三千年前周朝,認為圓周長和直徑的比是3︰1,之後數學家如西漢劉歆東漢張衡也提出新的比率。而比較精確的圓周率的是魏晉時代(約西元263年)的劉徽提出,他用的方法叫做『割圓術』。

劉徽發現當圓內接正多邊形的邊數不斷增加後,多邊形的周長會越來越趨近於圓周長,而多邊形的面積也會越來越趨近於圓面積。於是,他從正六邊形開始,逐步把邊數加倍:正十二邊形、正二十四邊形 、正四十八邊形、正九十六邊形,算出圓周率近似於3.141024。

祖沖之劉徽研究的基礎上,經過漫長煩瑣的計算,一直算到圓內接正24576邊形,得到一個結論:圓周率的值介於3.1415926和3.1415927之間同時,找到了圓周率的約率$\large\frac{22}{7}$、密率$\large\frac{355}{113}$。祖沖之為了求圓周率小數後的第七位準確值,把正六邊形的邊長計算到小數後二萬八千六百七十二位,是很了不起的成就。

  1. 冗長的計算由自己一人完成

  2. 祖沖之當時沒有算盤,可見其開平方的艱辛。

  3. 祖沖之不可能使用阿拉伯數字,可以想像計數很麻煩。

 


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