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祖冲之是谁?他是如何计算圆凋率的?

 发布时间:2019-11-07 10:49:24

   圆周率是指圆的周长与直径的比值,是一个与圆的大小没有任何关联性的常数,我们通常用字符来表示。历史上曾将圆周率的精确度,作为衡量一个国家数学发展水平的重要标志。被用以表示圆周率,由英国人威廉琼斯于1706年首次提出,但对圆周率的研究却可以追溯到很远,特别是在古代中国。中国古代天文历算著作《周髀算经》中,就有"径一周三"的说法,也就是说=3。关于这部书的成书年代,至今还没有定论,但最晚不迟于西汉末年。可见,中国古代很早就开始对圆周率进行研究,尽管所得出的数字并不十分精确。在对圆周率进行研究的数学家中,祖冲之是其中的代表人物和集大成者。在祖冲之之前,西汉人刘歆和魏晋时期的数学家刘徽,也对圆周率的运算方法进行了不同程度的改进,使得圆周率得到进一步的精确。特别是刘徽,他是第一个运用"极限"概念的人,也可能是我国第一个运用几何方法,来求得圆周率的数学家,我们将刘徽的计算方法称之为"割圆术"。
祖冲之(429年一500年),字文远,是南朝宋、齐时期的人物。祖籍在范阳的遒县(今河北涞水),后来流寓至江南。祖冲之历经了宋、齐两朝,最终官拜长水校尉。他不仅在数学方面有很高的造诣,而且在天文历法、机械制造等方面也有不俗的成绩,他的发现与发明是中国科技史上浓墨重彩的一笔。在这里仅就祖冲之的数学成就,特别是对圆周率的计算进行一些介绍。
祖冲之在前人的基础上对圆周率重新进行更为精确的计算,他以圆径1亿为1丈,圆周率的满数是3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒7忽,不足之数为3丈1尺4寸1分5厘9毫2秒6忽,圆周率的准确数值就在这二者之间。此外,祖冲之还运用了开差幂、开差方等方法,使得他所算出的圆周率更加精确。他未像前人一样将圆周率限定在一个固定的数字上,而是将其界定于3.1415926至3.1415927之间。不仅如此,祖冲之还求得了圆周率的两个分数值:一个比较精密,称之为"密律",π=355/113;另一个比较粗疏,成为"约律",为π=22/7。
据说祖冲之为了计算圆周率,在书房的地面上画了一个直径1丈的大圆,在大圆里做内接正多边形。使用的方法与刘徽的"割圆术"一致,唯一不同的是,刘徽当时只做到了内接正96边形,而祖冲之做到了正12288边形。且不去探究这个故事真实与否,我们只需从中体会研究圆周率的困难和祖冲之付出的努力和汗水,这不仅需要细心的运算,更需要耐心和坚忍的意志。因为在古代中国,数学运算并非使用阿拉伯数字,而是用竹片作为筹码进行计算,工作量十分巨大,条件也非常苛刻。但就是在这样的条件下,祖冲之还是将圆周率的数值精确到了小数点后7位,他也是世界上第一位做到如此精确计算的人。在此后的900多年,无人超越。直至15世纪时,阿拉伯数学家阿尔卡西才打破了这一成果。
祖冲之将自己的研究成果,著成《缀术》一书。这部书在唐代,是学生学习数学的课本之一,也是算学一科的主要参考书。但不幸的是,这样一部时代著作在北宋中期的时候亡佚了,这是中国古代数学史上的一大损失。
出自《中国古代历史三百题》

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