“ 割之彌細,所失彌少,割之又割,以至于不可割,則與圓周合體而無所失矣。”
上次用scratch做練習,發現畫正多邊形,當邊數特别大的時候看起來就很想一個圓。
“咦,這個怎麼變成一個圓形了呢?” 看到這裡,京京有點驚奇。
京京爸,公衆号:平凡技術人生從正多邊形到圓
今天打算和京京一起沿着正多邊形,繼續研究下π的秘密。
01
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圓周率的曆史
我們所學知識,大多都是古代先人從解決日常生活中問題總結得來的。推理來看,古人肯定先認識圓,而後才來研究圓,最終發現圓周率的奧秘。
《史記》中《夏本紀》有記錄大禹治水中關于圓的描述:“左準繩,右規距”。用這裡描述的規距,就能畫出圓形。
而荀子也說:“木直中繩,輮以為輪,其曲中規。”。翻譯過來就是說,筆直的木條,用火燒烤,使其彎曲成輪。這個時候,木條的彎度就很像一個圓了。
并且,古代時候,天空中同樣也會有月亮,太陽,這些都會讓人第一時間認識圓。而對圓的研究就比較靠後了。在人們不斷發現、研究過程中,人們發現,圓周長和圓直徑成正比例關系,并且這個數字恒定不變。
在人們追究這個數字到底等于多少的過程中,也開啟了人們對于圓周率的研究。公元263年,我國古代有個叫劉徽數學家,他用一種割圓術的辦法,來研究圓周率等于多少?
經過無數次的研究計算,劉徽給出圓周率等于:3.141024。
到了南北朝時期,我國古代著名的數學家祖沖之給出了,圓周率的更準确的近似值區間:3.1415926到3.1415927之間。而據說,祖沖之如何算出這個近似值到目前為止還是一個謎。
關于圓周率的研究,古今中外的科學家前仆後繼的一波又一波。
1706年,英
國數學家威廉·瓊斯,第一次用
來表
示圓周率。
到了1736年,瑞士大數學家歐拉也開始用
表示圓周率。從此,
便成了圓周率的代名詞。
說到這裡,我笑着給京京說,歐拉這個人,你要記清楚。未來很多年他都會陪着你學習成長。你清晰的認識他,就能學習很輕松。你不能深刻理解他,那他會是一個噩夢。O(∩_∩)O哈哈~
是一個無理數,小數點後有多少位,不得而知,目前計算到的小數點後數字有31.4萬億位。
02
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自己動手計算π
如上面所說,可以通過圓内切正多邊形近似等于圓周,那麼π就等于多邊形邊長之和除以直徑。其中n是正多邊形的邊數,r是正多邊形的邊長,d是直徑。
我們用scratch可以構造一個積木程序,來計算這個
的值。
構思:
第一步,我們修改之前的畫正多邊形的積木,讓其從(0,0)開始。
第二步,将角色運動的y坐标記錄彙總。
第三步,在彙總數據中找到最大的y值,即可近似等于直徑。
最後,根據公式計算出自己計算的圓周率值。
我們如何存儲這個y坐标呢?scratch當中有一個列表的積木。
新建一個直徑列表,scratch就會出現一堆積木:
而上圖中紅框裡面的積木,就可以把直徑記錄下來。
好了,下來,我們畫一個邊長為6,的正80變形。
最後算得,π=3.14320857。
我們再把邊長擴大下,看看結果,這次,我們畫個正200邊形,邊長為1.1。
通過上面的公式繼續計算可得:π=3.14185107。
看來确實正多邊形邊數越大,越能接近圓周率的近似值。這些内容,京京都還不明白。隻能當做好玩的工具看看了。
與其說,我陪着京京研究動手實踐下如何計算圓周率,倒不如說,通過scratch工具加深了我自己這麼多年對圓周率的更深層次的認知。印象中,一直隻是記得π=3.14。至于π的前世今生,不得而知。
之前也确實缺少一個比較直觀的工具來模拟這個。現在通過scratch畫圖工具确實很清晰、明了的了解π的計算含義。
希望,京京在學到圓的知識的時候,能自己動手實踐出自己計算的π值。
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