3月14日,可能只是一年中平平无奇的一天。但对热爱数学的人来说,是与圆周率(π, Pi)近似值3.14相同的一天,被称为Pi day。

大家对π这个符号一定不会陌生:求圆周公式2πr、求圆面积公式πr2等等,都是中学数学必修内容,更可能是最多人认识的数学常数之一,但大家又知不知 π 的起源及意义?

π 是圆周(圆的周界)与直径的比例。假如你能准确地量度一个圆形的圆周,再将该数值除以直径,计算机将显示3.141592654...的数值。然而,这绝不是最终答案。π 是一个无理数(irrational number),即是一个非循环的小数,只因为一般计算机只能显示10个位,才会在3.141592654停下来。亦正因如此,发掘 π 无穷尽的小数位成为很多数学人的志业。

古巴比伦人用绳结计算出π的约数为3.125;古埃及人更将近似值准确至3.16。其实中国数学家对 π 也有重大贡献,南北朝时期数学家祖冲之(429年 - 500年)将 π 的近似值准确至小数点后7位数字。按《隋书.律历志》记载,祖冲之计算出 π 的值为约3.1415927,这个纪录直至15世纪,即1000年后才被阿拉伯数学家阿尔.卡西以小数点后16位数字打破。由于古籍缺欠,祖冲之计算 π 的方法没有准确的说法,普遍认为他是将圆切割为一个N边等边形,N是多边形的边的数目。当N越大,该多边形就与圆形越相似。据说,祖冲之将圆形分割到24576形。

随着科技进步,数学家计算 π 的方法已十分先进及有效率,今天对 π 的研究已去到31万亿个位,同时纪录亦不断被打破。π 的研究是古今中外数学家努力的成果,让我们一起期待下一次 π 被打破的时候吧!

2020年3月