3月14日,可能只是一年中平平無奇的一天。但對熱愛數學的人來說,是與圓周率(π, Pi)近似值3.14相同的一天,被稱為Pi day。

大家對π這個符號一定不會陌生:求圓周公式2πr、求圓面積公式πr2等等,都是中學數學必修內容,更可能是最多人認識的數學常數之一,但大家又知不知 π 的起源及意義?

π 是圓周(圓的周界)與直徑的比例。假如你能準確地量度一個圓形的圓周,再將該數值除以直徑,計算機將顯示3.141592654...的數值。然而,這絕不是最終答案。π 是一個無理數(irrational number),即是一個非循環的小數,只因為一般計算機只能顯示10個位,才會在3.141592654停下來。亦正因如此,發掘 π 無窮盡的小數位成為很多數學人的志業。

古巴比倫人用繩結計算出π的約數為3.125;古埃及人更將近似值準確至3.16。其實中國數學家對 π 也有重大貢獻,南北朝時期數學家祖沖之(429年 - 500年)將 π 的近似值準確至小數點後7位數字。按《隋書.律曆志》記載,祖沖之計算出 π 的值為約3.1415927,這個紀錄直至15世紀,即1000年後才被阿拉伯數學家阿爾.卡西以小數點後16位數字打破。由於古籍缺欠,祖沖之計算 π 的方法沒有準確的說法,普遍認為他是將圓切割為一個N邊等邊形,N是多邊形的邊的數目。當N越大,該多邊形就與圓形越相似。據說,祖沖之將圓形分割到24576形。

隨着科技進步,數學家計算 π 的方法已十分先進及有效率,今天對 π 的研究已去到31萬億個位,同時紀錄亦不斷被打破。π 的研究是古今中外數學家努力的成果,讓我們一起期待下一次 π 被打破的時候吧!

 

2020年3月