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有趣的数学——概率与圆周率

数学家和科学家们一直对π有着浓厚的兴趣,但是,他们在呕心沥血、 绞尽脑汁地算到一定程度后,就再也算不下去了。π戴着不同的帽子——它是圆周与直径的比值;它是一个无限不循环的数字(这个数字不能用含整系数的代数方程式解答出来)。

几千年来,人们都在试图计算出π后更多的小数位数。比如,阿 基米德(Archimedes)通过增加内接多边形的边数将π求得近似值在 22/7和223/71之间。在《圣经》(Bible)中,在《国王之书〉〉(Book of Kings)和《编年史〉〉(Chronicles)中,71被描述成等于3。埃及数学家把它近似地计算为3.16。150年,托勒密(Ptolemy)将71估算到 3.1416。

从理论上讲,阿基米德的近似值算法是可以无限扩展下去的,但是,随着微积分的出现,希腊算法被摒弃了,收敛无穷系列、收敛无穷乘积 和连分数都被用于π的近似计算。

例如:

有关π的计算,最奇妙的算法要数18世纪的法国自然学家肯 特·布枋(Count Buffon)的“针问题”。在一个平面上画一些平行线, 间隔距离都为d。一根长度小于d的针被扔到画好线的平面上,如果 针刚好压在线上,那么就认为投掷 有效。布枋的惊人发现是,有效投掷与无效投掷的比例可以用π表 达出来。如果针长等于d个单位,那么有效投掷的概率为2/π。投掷次数越多,结果越近似于π。1901年,意大利数学家乐兹里尼(M. Lazzerini)进行了 3408次投掷,得出π的值为3.1415929——精确到小数位第6位。但是,乐兹里尼是否真的进行了实验呢?这点遭到李·巴 德吉(Lee Badger) 的质疑,他来自犹他州奥格登的韦伯州立大学。在 另一个有关π的概率算法中,査特斯(R. Chartres)于1904年发现两个数字的概率(任意地写出来)相对等于6/π的平方。

对π的全面发现是非常显著而伟大的,因为其跨越和融合了几何学、代数学和概率学。

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