历史上对圆周率的探索

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圆周率π是数学中最重要的常数之一,对圆周率历史的研究是一个具有持久生命力的课题,长久以来受到数学史界的广泛关注.本文在前人已有工作的基础上,考察了部分数学家对圆周率所做的研究,并就一些争议颇多的问题提出了自己的看法.主要工作如下:一、较详细阐述了国内外历史上对圆周率的认识.指出:虽然古代科学技术不发达,地域相异,π值也很不精确,但都认为它是一个常数;并对圆周率名称和符号来源进行了较为详细的考证.二、详细探讨了历史上对圆周率的计算方法.得到:就几何算法而言,古代西方国家最早科学计算圆周率近似值的是古希腊的阿基米德,他在利用穷竭法求解圆周长的过程中,求得了圆周率的近似值.而古代中国首创圆周率精密计算的当推刘徽,他在推求圆面积公式的过程中创造了割圆术,得到了圆周率的理论计算方法.对于分析算法而言,计算π值最有效的是马青公式.而对于毕丰投针法而言,它是数学其它学科进一步发展的产物.三、对刘徽、祖冲之的原著进行了考察.首先详细阐述了刘徽割圆术的全过程,进一步分析了在割圆术中包含的极限思想、求理思想、创新思想、科学思想等.其次,对祖冲之的《缀术》进行了探究,指出:祖冲之《缀术》求圆周率的方法沿用了刘徽的割圆术.最后,对祖冲之约率、密率的来由进行归纳、总结,发现:约率是祖冲之修改徽率所得,而密率却可能来自调日法、连分数法、不定方程法.四、论述了对π的无理性和超越性的认识过程.指出:19世纪对π的认识是注重纯数学理论研究的标志之一.埃尔米特对e是超越数的证明促使了林德曼对π的超越性的证明,同时,也最终解决了尺规作图不能化圆为方的问题.
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