圆周率(Pài π)是圆的新答增关错完需老济周长与直径的比值,一况夫般用希腊字母π表示,是一个在数学及物理学中普遍存在的数学常数。π也等于圆形之面积与半径平方之比。是精确计立件占争露微知溶缺算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。 在分析学里,π可以严格地定义为满客房顾土胜始这足sin x = 0的最小正实数x。
圆周率用字母 π(读作pài)表示,是一个常数(约等于3.141592654),是代表圆周长和直径的比值。它是一个无理数,即无限不循环小数。
在日常生活中,通常都用3.14代表圆周率去进行近似计算。而用十位小数来自3.141592654便足以应付一般计算。即使是工程师或物理360百科学家要进行较精增设唱收西真密的计算,充其量也只需取值至小数点后几百个位。
- 中文名 圆周率
- 外文名 Ratio of circumference to diameter;Pi
- 来源 希腊字母
- 符号表示 π
- 近似值 22/7(约率)、355/113(密率)
基来自本介绍
圆周率,一般以π来表示,是一个在数学及物理学普遍存在的数学常数。它定义为圆形之周长与直径之比值。它也等于圆形之面积与半径平方之比值。是精确计算圆周长、圆面积、球体积等几何形状的关键值。 在分析学上,π可以严格地定义为满足sin(x360百科) = 0的最小正实数x。2011年6月部分学者认底烧银背垂风双游术次定为圆周率定义不合理,要求改为6.28。
圆周率ππ是第十六个希腊字础握夜海怀在品士代门联母,本来它是和圆周率没有关系的,但大数学家欧拉从一七三六年开始,在书信和论文中都用π来表示圆周率。因为他是大数学家,所以人们也有样学样地用π来表示圆周率了。但π除了表示圆周率外,也可以用来表示其他事物,在统计学中也能看到它的出现。π=Pai(π=Pi)古希腊欧几里德《几何原本》(约公皇远元前3世纪初)中提到圆周率是常数,中国古算书《周髀算经》( 约公元前2世纪)中有“径一而周三”的记载,也认为圆周率是常数。
历史上曾采用过圆周率的多种近似值,早期大都是通过实验而得到的结果,如古埃及纸草书(约公元前1700)中取pi=(4/3)^4≒3.1604 。第一个用科学方法寻求圆周率数值的人是阿基米德,他在《圆的度量》(公元前3世纪)中用圆内接和外切正多边形的周长确定圆周长的上下界,从正六边形开始,逐次加倍计算到正96边形,得到(3+(10/71))<π<(3+(1/己重盟渐即易动换部副7)) ,开创了圆周率计算的几何方法(亦称古典方法,或阿基米德方法),得出精确到小数点后两位的π值。
中国数学家刘徽在注释《范液货乱零般九章算术》(263年)时只用圆内接正多边形就求得π的近似值,也得出精确到两位小数的π值,他的方法被后人称为割圆术。他用割圆术一直算到圆内接正192边形,得出π≈根号10(约为3.14)。
发展历史
古希罪光发星呀层刚妈论腊作为古代几何王空它怀文副此国对圆周率的贡献尤为突出。古希腊大数学家阿基米德(公元前287–212 年) 开创了人类历史上通过理论计算圆周率近似值的先河。阿基米德从单位圆出发,先用内接正六边形求出圆周率的下界为3,再用外接正六边形并借助勾股定理求出圆周率的上界小于4。接着,他对内接正六边形和外接正六边形的边数分别加倍,将它们分别变成内接正12边形和括八蛋差史必小立新外接正12边形,再借助勾股定理改进圆周率的下界和上界。他逐步对内接正多边形和外接正多边形的边数加倍,直到内接正96边形和外接正96边形为止。最后,他求出圆周率的下界和上界分别为223/71 和22/7, 并取它们的平均值3.141851 为圆周率的近似值。阿基米德用到了迭代算法和两侧数值逼近的概念据径吸万从论钢及众件八,称得上是“计算数学”的鼻祖。
π南北朝时代著快百间名数学家祖冲之进一步得出精确到小数点后7位的每议死湖语π值(约5世纪下半叶),得出圆周率π应该介于3.1315926和3.1415927之间,还得到两个翻收持告促非杀下市手汉近似分数值,密率355/113和约率22/7(分子/分母)。他的辉煌成就比欧洲至少早了近千年。其中的密率在西方直到1573才由德国人奥托得到,1625年发表于荷兰工程师安托尼斯的著作中,欧洲不知道是祖冲之先知道密率的,将密率错误的称之为安托尼斯率。
阿拉来事伯数学家卡西在15世纪初求得圆周率17位精确小数值,打破祖冲之保持近千年的纪录。
德国数学家柯伦于1596年将π值算到20位小数值,后投入毕生精力,于1610年算到小数后35位数,该数值被用他的名字称为鲁道夫数。
无穷乘积式、无穷连分数、无穷级数等各种π值表达式纷纷出现,π值计算精度也迅速增加。1706年英国数学家梅钦米孩哪计算π值突破100位小数大关。1873 年另一位英国数学家尚可斯将π值计算到小数点后707位,可惜他的结果从528位起是错的。到1948年英国的弗格森和美国的伦奇共同发表了π的808位小数值,成为人工计算圆周率值的最高纪录。
电子计算机的出现使π值计算有了突飞猛进的发展。1949年美国马里兰州阿伯丁的工台免军队弹道研究实验室首次用计算机(ENIAC)计算π值,一下子就算到2037位小数,突破了千位数。1989年美国哥伦比亚大学研究人员用克雷-2型和IBM-VF型巨型电子计算机计算出π值小数点后4.8亿位数,后又继续算到小数点后10.1亿位数,象尼胡油主各航创下最新的纪录。2010年1增讨政氢随数全增月7日——法国一工程师将圆周率算到小数点后27000亿位。2010年8月30日——日本计算机奇才近藤茂利用家用计算机和云计算相结求乡核技级正火映合,计算出圆周率到小数点后5万亿位。
相关教学2011年10月16日,日本长野县饭田市公司职员近藤茂利用家中电脑将圆周率计算到小数点后10万亿位,刷新了2010年8月由他自己创下的5万亿位吉尼斯世界纪录。今年56岁近藤茂使用的是自己组装的计算机,从去年10月起开始计算,花费约一年时间刷新了纪录。
而如今计算机高速发展,人们虽然已经知道π是一个无理数,而且已经计算得越来越精准,而人们不管是工程测量、数学解题过程中,大部分都取前两位数,就是π≈3.14,也产生了圆周率日(3月14日)。
各国发失晚发掉跑或展
在历史上,有不少数学家都对圆周率做出过研究,当中著名的有阿基米德(Archimedes ofSyracuse)、托勒密(Claudius Ptolemy)、张衡、祖冲之等。他们在自己的国来自家用各自的方法,辛辛苦苦地去计算圆周率的值。下面,就是世上各个地方对圆周率的研究成果。
亚洲
中国,最初在《周髀算经》中就有“径一周三”的记载,取π值为3。
溶见音思华零父算 魏晋时,刘徽曾用使正多边形的边数逐渐增加去逼近投盟圆周的方法(即“割圆术”)360百科,求得π的近似值3.1416。
汉朝时制己概液高者气城八引军,张衡得出π的平方除以16等于5/8,即π等于10的开方(约为3.162)。虽然这个值不太准确,但它简单易理解,所以也在亚洲风行了一阵通愿量待革。 王蕃(229-267)发现了另一个圆周率侵歌台笑今值,这就是3.15曲处变价武听选未老便6,但没有人知道宗段听求速富开眼他是如何求出来的。
公元5世纪,祖冲之和他的儿子以正24576边形,求出圆周率约为355/11挥反分理贵温厂赵3,和真正的值相比,误差小需服落苦攻吗特兵况动题于八亿分之一。这个纪录在一千年后才给打破。
印度号地损,约在公元530年绝镇氧格小,数学大师阿耶波多利用384边形的周长,算出圆周率约为√9.8684。
婆罗门笈多采用另一套方法,推论出圆周率等于10的算术平方根。
欧洲
斐波常那契算出圆周率约为3.1418。
韦达用阿基米温别硫是难映丰德的方法,算出3.141592653号5<π<3.1415926537
他还龙起境路与敌古那父场是第一个以无限乘积叙述圆周率的人。
伟 (阿基米德,前287边花双斗作-212,古希腊数学家,从单位圆出发,先用内接六边形求出圆周率的下界是3,再用外接六边形结合勾股定理求出圆周率的上限为4,接着对内接和外界正多边形的边数加倍,分别变成了12边型,直到内接和外接96边型为止。最后他求出上界和下界分别为22╱7和223╱71,并取他们的平均值3.141851为近似值,用到了迭代算法和两数逼近的概念,称得算是计算的鼻祖。
鲁道夫万科伦以边数多过32000000000的多边形算出有35个小数位的圆周率。
华理斯在1655年求出一道公式π/2=2×2×4×4×6×6×8×8...../3×3×5×5×7×7×9×9......
欧拉发现的e的iπ次方加1等于0,成为证明π是超越数的重要依据。
之后,不断有人给出反正切公式或无穷级数来计算π,在这里就不多说了。
其他资料
π与电脑的关系
在1949年,美国制造的世上首部电脑-ENIAC(Electronic Numerical Interator and Computer)在亚伯丁试验场启用了。次年,里特韦斯纳、冯纽曼和梅卓普利斯利用这部电脑,计算出π的2037个小数位。这部电脑只用了70小时就完成了这项工作,扣除插入打孔卡所花的时间,等于平均两分钟算出一位数。五年后,NORC(海军兵器研究计算机)只用了13分钟,就算出π的3089个小数位。科技不断进步,电脑的运算速度也越来越快,在60年代至70年代,随着美、英、法的电脑科学家不断地进行电脑上的竞争,π的值也越来越精确。在1973年,Jean Guilloud和M. Bouyer发现了π的第一百万个小数位。
演示在1976年,新的突破出现了。萨拉明(Eugene Salamin)发表了一条新的公式,那是一条二次收敛算则,也就是说每经过一次计算,有效数字就会倍增。高斯以前也发现了一条类似的公式,但十分复杂,在那没有电脑的时代是不可行的。之后,不断有人以高速电脑结合类似萨拉明的算则来计算π的值。目前为止,π的值己被算至小数点后60000000000001位。
为什么要继续计算π
其实,即使是要求最高、最准确的计算,也用不着这么多的小数位,那么,为什么人们还要不断地努力去计算圆周率呢?
第一,用这个方法就可以测试出电脑的毛病。如果在计算中得出的数值出了错,这就表示硬件有毛病或软件出了错,这样便需要进行更改。同时,以电脑计算圆周率也能使人们产生良性的竞争,科技也能得到进步,从而改善人类的生活。就连微积分、高等三角恒等式,也是由研究圆周率的推动,从而发展出来的。
第二,数学家把π算的那么长,是想研究π的小数是否有规律。
比如,π值从第70.01万位小数起,连续出现7个3,即3333333,从第320.4765万位开始,又连续出现7个3。
现在大家就会问,π只具备这样一种特殊性质吗!?
不是的!
圆周率的发展
日期 | 计算者 | π的值 |
---|---|---|
前20世纪 | 巴比伦人 | 25/8 = 3.125 |
前20世纪 | 埃及人Rhind Papyrus | (16/9)² = 3.160493... |
前12世纪 | 中国 | 3 |
前6世纪中 | 圣经列王记上7章23节 | 3 |
前434年 | 阿那克萨哥拉尝试通过尺规作图来化圆为方 | |
前3世纪 | 阿基米德 | 3.1418 |
前20年 | Vitruvius | 25/8 = 3.125 |
前50年-23年 | 刘歆 | 3.1547 |
130年 | 张衡 | 92/29 = 3.17241... √10 = 3.162277... |
150年 | 托勒密 | 377/120 = 3.141666... |
250年 | 王蕃 | 142/45 = 3.155555... |
263年 | 刘徽 | 3.14159 |
480年 | 祖冲之 | 3.1415926 <π< 3.1415927 |
499年 | Aryabhatta | 62832/20000 = 3.1416 |
598年 | Brahmagupta | √10 = 3.162277... |
800年 | 花拉子米 | 3.1416 |
12世纪 | Bhaskara | 3.14156 |
1220年 | 比萨的列奥纳多 | 3.141818 |
1400年 | Madhava | 3.14159265359 |
1424年 | Jamshid Masud Al Kashi | 16位小数 |
1573年 | Valenthus Otho | 6位小数 |
1593年 | Francois Viete | 9位小数 |
1593年 | Adriaen van Roomen | 15位小数 |
1596年 | 鲁道夫·范·科伊伦 | 20位小数 |
1615年 | 32位小数 | |
1621年 | 威理博·司乃耳, 范·科伊伦的学生 | 35位小数 |
1665年 | 牛顿 | 16位小数 |
1699年 | Abraham Sharp | 71位小数 |
1700年 | Seki Kowa | 10位小数 |
1706年 | John Machin | 100位小数 |
1706年 | William Jones引入希腊字母π | - |
1719年 | De Lagny计算了127个小数位,但并非全部是正确的 | 112位小数 |
1723年 | Takebe | 41位小数 |
1730年 | Kamata | 25位小数 |
1734年 | 莱昂哈德·欧拉引入希腊字母π并肯定其普及性 | - |
1739年 | Matsunaga | 50位小数 |
1761年 | Johann Heinrich Lambert证明π是无理数 | - |
1775年 | 欧拉指出π是超越数的可能性 | - |
1789年 | Jurij Vega 计算了140个小数位,但并非全部是正确的 | 137位小数 |
1794年 | 阿德里安-马里·勒让德证明π²是无理数(则π也是无理数),并提及π是超越数的可能性 | - |
1841年 | Rutherford计算了208个小数位,但并非全部是正确的 | 152位小数 |
1844年 | Zacharias Dase及Strassnitzky | 200位小数 |
1847年 | Thomas Clausen | 248位小数 |
1853年 | Lehmann | 261位小数 |
1853年 | Rutherford | 440位小数 |
1853年 | William Shanks | 527位小数 |
1855年 | Richter | 500位小数 |
1874年 | en:William Shanks耗费15年计算了707位小数,可惜1946年D. F. Ferguson发现其结果非全对 | 527位小数 |
1882年 | Lindemann证明π是超越数(林德曼-魏尔斯特拉斯定理) | - |
1946年 | D. F. Ferguson使用桌上计算器 | 620位小数 |
1947年 | 710位小数 | |
1947年 | 808位小数 | |
1949年 | J. W. Wrench爵士和L. R. Smith首次使用计算机(ENIAC)计算π,以后的记录都用计算机来计算的 | 2,037位小数 |
1953年 | Mahler证明π不是刘维尔数 | - |
1955年 | J. W. Wrench, Jr,及L. R. Smith | 3,089位小数 |
1957年 | G.E.Felton | 7,480位小数 |
1958年 | Francois Genuys | 10,000位小数 |
1958年 | G.E.Felton | 10,020位小数 |
1959年 | Francois Genuys | 16,167位小数 |
1961年 | IBM 7090晶体管计算机 | 20,000位小数 |
1961年 | J. W. Wrench, Jr,及L. R. Smith | 100,000位小数 |
1966年 | 250,000位小数 | |
1967年 | 500,000位小数 | |
1974年 | 1,000,000位小数 | |
1981年 | 金田康正 | 2,000,000位小数 |
1982年 | 4,000,000位小数 | |
1983年 | 8,000,000位小数 | |
1983年 | 16,000,000位小数 | |
1985年 | Bill Gosper | 17,000,000位小数 |
1986年 | David H. Bailey | 29,000,000位小数 |
1986年 | 金田康正 | 33,000,000位小数 |
1986年 | 67,000,000位小数 | |
1987年 | 134,000,000位小数 | |
1988年 | 201000,000位小数 | |
1989年 | 楚诺维斯基兄弟 | 480,000,000位小数 |
1989年 | 535,000,000位小数 | |
1989年 | 金田康正 | 536,000,000位小数 |
1989年 | 楚诺维斯基兄弟 | 1,011,000,000位小数 |
1989年 | 金田康正 | 1,073,000,000位小数 |
1992年 | 2,180,000,000位小数 | |
1994年 | 楚诺维斯基兄弟 | 4,044,000,000位小数 |
1995年 | 金田康正和高桥 | 429,496,0000位小数 |
1995年 | 6,000,000,000位小数 | |
1996年 | 楚诺维斯基兄弟 | 8,000,000,000位小数 |
1997年 | 金田康正和高桥 | 51,500,000,000位小数 |
1999年 | 68,700,000,000位小数 | |
1999年 | 206,000,000,000位小数 | |
2002年 | 金田康正的队伍 | 1,241,100,000,000位小数 |
2009年 | 高桥大介 | 2,576,980,370,000位小数 |
2009年 | 法布里斯·贝拉 | 2,699,999,990,000位小数 |
2010年 | 近藤茂 | 5,000,000,000,000位小数 |
2011年 | IBM蓝色基因/P超级计算机 | 6,000,0000,000,000位小数 |
圆周率与P级数
p级数
形如 1+1/2^p+1/3^p+…+1/n^p+… (p>0)的级数称为p级数。
公式
当P为正偶数时,有经典的求和公式:
1+1/2^p+1/3^p+…+1/n^p+… (p=2)=(π^2)/6
1+1/2^p+1/3^p+…+1/n^p+… (p=6)=(π^6)/945
计算
历史
古今中外,许多人致力于圆周率的研究与计算。为了计算出圆周率的越来越好的近似值,一代代的数学家为这个神秘的数贡献了无数的时间与心血。
十九世纪前,圆周率的计算进展相当缓慢,十九世纪后,计算圆周率的世界纪录频频创新。整个十九世纪,可以说是圆周率的手工计算量最大的世纪。
进入二十世纪,随着计算机的发明,圆周率的计算有了突飞猛进。借助于超级计算机,人们已经得到了圆周率的2,061亿位精度。
历史上最马拉松式的计算,其一是德国的Ludolph Van Ceulen,他几乎耗尽了一生的时间,计算到圆的内接正262边形,于1609年得到了圆周率的35位精度值,以至于圆周率在德国被称为Ludolph数;其二是英国的威廉·山克斯,他耗费了15年的光阴,在1874年算出了圆周率的小数点后707位,并将其刻在了墓碑上作为一生的荣誉。可惜,后人发现,他从第528位开始就算错了。
把圆周率的数值算得这么精确,实际意义并不大。现代科技领域使用的圆周率值,有十几位已经足够了。如果用鲁道夫算出的35位精度的圆周率值,来计算一个能把太阳系包起来的一个圆的周长,误差还不到质子直径的百万分之一。以前的人计算圆周率,是要探究圆周率是否循环小数。自从1761年兰伯特证明了圆周率是无理数,1882年林德曼证明了圆周率是超越数后,圆周率的神秘面纱就被揭开了。
现在的人计算圆周率,多数是为了验证计算机的计算能力,还有,就是为了兴趣。
计算方法
古人计算圆周率,一般是用割圆法。即用圆的内接或外切正多边形来逼近圆的周长。阿基米德用正96边形得到圆周率小数点后3位的精度;刘徽用正3072边形得到5位精度;鲁道夫用正262边形得到了35位精度。这种基于几何的算法计算量大,速度慢,吃力不讨好。随着数学的发展,数学家们在进行数学研究时有意无意地发现了许多计算圆周率的公式。下面挑选一些经典的常用公式加以介绍。除了这些经典公式外,还有很多其它公式和由这些经典公式衍生出来的公式,就不一一列举了。
马青公式
π=16arctan1/5-4arctan1/239
这个公式由英国天文学教授约翰·马青于1706年发现。他利用这个公式计算到了100位的圆周率。马青公式每计算一项可以得到1.4位的十进制精度。因为它的计算过程中被乘数和被除数都不大于长整数,所以可以很容易地在计算机上编程实现。
还有很多类似于马青公式的反正切公式。在所有这些公式中,马青公式似乎是最快的了。虽然如此,如果要计算更多的位数,比如几千万位,马青公式就力不从心了。
拉马努金公式
1914年,印度天才数学家拉马努金在他的论文里发表了一系列共14条圆周率的计算公式。这个公式每计算一项可以得到8位的十进制精度。1985年Gosper用这个公式计算到了圆周率的17,500,000位。
1989年,大卫·丘德诺夫斯基和格雷高里·丘德诺夫斯基兄弟将拉马努金公式改良,这个公式被称为丘德诺夫斯基公式,每计算一项可以得到15位的十进制精度。1994年丘德诺夫斯基兄弟利用这个公式计算到了4,044,000,000位。丘德诺夫斯基公式的另一个更方便于计算机编程的形式是:AGM(Arithmetic-Geometric Mean)算法。
高斯-勒让德公式
这个公式每迭代一次将得到双倍的十进制精度,比如要计算100万位,迭代20次就够了。1999年9月,日本的高桥大介和金田康正用这个算法计算到了圆周率的206,158,430,000位,创出新的世界纪录。
波尔文四次迭代式
这个公式由乔纳森·波尔文和彼得·波尔文于1985年发表的。
bailey-borwein-plouffe算法
这个公式简称BBP公式,由David Bailey, Peter Borwein和Simon Plouffe于1995年共同发表。它打破了传统的圆周率的算法,可以计算圆周率的任意第n位,而不用计算前面的n-1位。这为圆周率的分布式计算提供了可行性。
丘德诺夫斯基公式
这是由丘德诺夫斯基兄弟发现的,十分适合计算机编程,是目前计算机使用较快的一个公式。以下是这个公式的一个简化版本:
莱布尼茨公式
π/4=1-1/3+1/5-1/7+1/9-1/11+……
最新纪录
圆周率的最新计算纪录由日本筑波大学所创造。他们于2009年算出π值2,576,980,370,000 位小数,这一结果打破了由日本人金田康正的队伍于2002年创造的1241100000000位小数的世界纪录。
法国软件工程师法布里斯-贝拉德日前宣称,他已经计算到了小数点后27,000亿位,从而成功打破了由日本科学家2009年利用超级计算机算出来的小数点后25779亿位的吉尼斯世界纪录。
个人背诵圆周率的世界纪录
11月20日,在位于陕西杨凌的西北农林科技大学,生命科学学院研究生吕超结束背诵圆周率之后,戴上了象征成功的花环。当日,吕超同学不间断、无差错背诵圆周率至小数点后6,7890位,此前,背诵圆周率的吉尼斯世界纪录为背诵小数点后42,195位。整个过程用时24小时04分。
算准记录
小数点后位数 | 首次算准者 | 首次算准时间 |
1 | 巴比伦人 | 前20世纪 |
2-3 | 阿基米德 | 前3世纪(距离上次1700年) |
4-5 | 刘徽 | 263年(距离上次563年以上) |
6-7 | 祖冲之 | 480年(距离上次217年) |
8-10 | Madhava | 1400年(距离上次920年) |
11-16 | Jamshid Masud Al Kashi | 1424年(距离上次24年) |
17-20 | 鲁道夫·范·科伊伦 | 1596年(距离上次172年) |
21-32 | 1615年(距离上次19年) | |
33-35 | 威理博·司乃耳, 范·科伊伦的学生 | 1621年(距离上次6年) |
36-71 | Abraham Sharp | 1699年(距离上次78年) |
72-100 | John Machin | 1706年(距离上次7年) |
101-112 | De Lagny | 1719年(距离上次13年) |
113-136 | Jurij Vega | 1794年(距离上次75年) |
137-152 | Rutherford | 1841年(距离上次47年) |
153-200 | Zacharias Dase及Strassnitzky | 1844年(距离上次3年) |
201-248 | Thomas Clausen | 1847年(距离上次3年) |
249-261 | Lehmann | 1853年(距离上次6年) |
262-440 | William Rutherford | 1853年(距离上次0年) |
441-500 | Richter | 1855年(距离上次2年) |
501-527 | William Shanks | 1874年(距离上次19年) |
528-620 | D. F. Ferguson | 1946年(距离上次72年) |
621-710 | 1947年(距离上次1年) | |
711-808 | 1947年(距离上次0年) | |
备注:这里只列出人工计算的最高记录,808位 |
数字序列出现的位置
01234567891 26,852,899,245 41,952,536,161 99,972,955,571 102,081,851,717 171,257,652,369
01234567890 53,217,681,704 148,425,641,592
432109876543 149,589,314,822
543210987654 197,954,994,289
98765432109 123,040,860,473 133,601,569,485 150,339,161,883 183,859,550,237
09876543210 42,321,758,803 57,402,068,394 83,358,197,954
10987654321 89,634,825,550 137,803,268,208 152,752,201,245
27182818284 45,111,908,393
1314520 28,288,658
5201314 2,823,254
PC机计算
PiFast
目前PC机上流行的最快的圆周率计算程序是PiFast。它除了计算圆周率,还可以计算e和sqrt(2)。PiFast可以利用磁盘缓存,突破物理内存的限制进行超高精度的计算,最高计算位数可达240亿位,并提供基于Fabrice Bellard公式的验算功能。
PC机上的最高计算记录
最高记录:12,884,901,372位
时间:2000年10月10日
记录创造者:Shigeru Kondo
所用程序:PiFast ver3.3
机器配置:Pentium III 1G,1792M RAM,WindowsNT4.0,40GBx2(IDE,FastTrak66)
计算时间:1884375秒(21天19时26分15秒)
验算时间:29小时
C++计算程序演示
#include<cstdlib>
#include<cstring>
#include<iostream>
#include<fstream>
#define N 30015
//SOURCE-CODE from Haoso.com
//ReWeite & Debug by Codester
//Dev C++ 5.9.2
using namespace std;
void mult (int *a,int b,int *s)
{
for(int i=N,c=0;i>=0;i--)
{
int y=(*(a+i))*b+c;
c=y/10;
*(s+i)=y%10;
}
}
void divi (int *a,int b,int *s)
{
for(int i=0,c=0;i<=N;i++)
{
int y=(*(a+i))+c*10;
c=y%b;
*(s+i)=y/b;
}
}
void incr(int *a,int *b,int *s)
{
for(int i=N,c=0;i>=0;i--)
{
int y=(*(a+i))+(*(b+i))+c;
c=y/10;
*(s+i)=y%10;
}
}
bool eqs(int *a,int *b)
{
int i=0;
while(((*(a+i))==(*(b+i)))&&(i<=N)) i++;
return i>N;
}
int main(int argc, char *argv[])
{
system("title 圆周率计算");
cout<<"■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■\n\n"<<endl;
cout<<"本程序用于演示使用C++语言计算圆周率近似值,精确到小数点后30000位。"<<endl;
cout<<"源码来自好搜百科,代码经过开源中国论坛调试优化,欢迎大犇修改指正。\n\n"<<endl;
cout<<"■■■■■■■■■■【按任意键开启圆周率密码!】■■■■■■■■■■"<<endl;
getchar();
int lpi[N+1],lls[N+1],lsl[N+1],lp[N+1];
int *pi=lpi,*ls=lls,*sl=lsl,*p=lp;
for(int i=0;i<=N;i++)*(pi+i)=*(ls+i)=*(sl+i)=*(p+i)=0;
memset(pi,0,sizeof(pi));
memset(ls,0,sizeof(ls));
memset(sl,0,sizeof(sl));
memset(p,0,sizeof(p));
*pi=*ls=*sl=1;
for(int i=1;true;i++)
{
mult(ls,i,sl);
divi(sl,2*i+1,ls);
incr(pi,ls,p);
if(eqs(pi,p)) break;
int *t;
t=p;
p=pi;
pi=t;
if(i%1000==0)
{
system("cls");
cout<<"正在计算圆周率"<<i/1000<<"%";
}
}
cout<<endl;
mult(p,2,pi);
ofstream fout("pi.txt");
fout<<*pi<<".";
for(int i=1;i<=N;i++)
{
fout << *(pi+i);
if(i%10==0) fout << " ";
if(i%80==0) fout << endl;
}
system("cls");
cout<<"■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■■\n\n"<<endl;
cout<<"成功解码圆周率至小数点后3万位!数据已写入pi.txt,您可以自行查看。\n\n" <<endl;
cout<<"■■■■■■■■■■【按任意键查看圆周率密码!】■■■■■■■■■■"<<endl;
getchar();
system("%windir%\system32\notepad.exe pi.txt"); // system("pi.txt");
return EXIT_SUCCESS;
}
注:①运行时会有数据弹出,这无关紧要,只为了加快了感觉速度
注:程序中有语法错误。请高人改正。
运行环境 CodeBlocks C++
#include <iostream>
using namespace std;
long long a=1000000, b, c=2800000, d, e, f[2801000], g;
int main()
{
for( ;b-c; ) f[b++] =a/5;
for( ; d=0, g=c*2; c-=14,printf("%.4d",e+d/a),e=d%a)
for(b=c; d+=f*a,f =d%--g,d/=g--,--b; d*=b ) ;
return 0;
}
注:在自己机器上运行
CPU使用率一直在百分之六十
运算结果在3万位左右
口诀
谐音法
众所周知,圆周率π是一个有名的无理数,一个无限不循环小数,无理数不好记,如果利用“谐音法”,把小数点后的前一百位编成如下顺口溜,用不了几分钟就可以记住。
首先设想一个好酒贪杯的酒徒在山寺中狂饮,醉“死”在山沟的过程(30位):
3.14159 26 535897 932 384
山巅一寺一壶酒。儿乐:“我三壶不够吃”。“酒杀儿”,杀不死,
626 43383 279
乐而乐,死三三巴三,儿弃酒。
接着设想“死”者的父亲得知后的感想(15位):
502 8841971 69399
吾怜儿:“白白死已够凄矣,留给山沟沟”。
再设想“死”者的父亲到山沟里三番五次寻找儿子的情景(15位):
37510 58209 74944
山拐我腰痛,我怕儿冻久,凄事久思思。
再设想在一个山洞里找到“死”者并把他救活后的情景(40位):
592 307 816 406 286 20899
吾救儿,山洞拐,不宜留。四邻乐,儿不乐,儿疼爸久久。
86280 348 25 34211 70679
爸乐儿不懂,“三思吧!”儿悟,三思而依依,妻等乐其久。
以上顺口溜不免有点东拼西凑,牛头不对马嘴,但是却把抽象的数字串形象化了,非常有利于记忆。
对联背法
习一文一乐,便入安宁万世
知思远思小,人才话中有力。
(本方法来自Matrix67的博客)
笔画数即为小数位。
字长记忆法
中国人用的是谐音记忆法,外国人(母语为英语的)一般用字长记忆法。例:
3. 1 4 1 5 9
Now I, even I, would celebrate
2 6 5 3 5
In rhymes inapt, the great
8 9 7 9
Immortal Syracusan, rivaled nevermore,
3 2 3 8 4
Who in his wondrous lore,
6 2 6
Passed on before,
4 3 3 8
Left men his guidance
3 2 7 9
How to circles mensurate.
日本人的记录
背诵圆周率最多的人:日本人原口证(于2006年10月3日至4日背诵圆周率小数后第100,000位数,总计背诵时间为16个小时半)
中国人的记录
截至20日14时56分,西北农林科技大学硕士研究生吕超用24小时零4分钟,不间断无差错地背诵圆周率至小数点后67,890位!从而刷新由一名日本学生于1995年创造的无差错背诵圆周率至小数点后42195位的吉尼斯世界纪录。
生于1982年11月的吕超,2001年由湖北省枣阳市考入西北农林科技大学生命科学2005年被推荐免试攻读本校的应用化学硕士学位。他有较强的记忆能力,特别擅长背诵和默写数字,通常记忆100位数字只需10分钟。吕超从4年前开始背诵圆周率,近1年来加紧准备,目前能够记住的圆周率位数超过9万位!在20日的背诵中,吕超背诵至小数点后67890位时将“0”背为“5”发生错误,挑战结束。
圆周率是一个无穷小数,到目前为止,专家利用超级电脑已计算圆周率到小数点后约100万兆位。据介绍,挑战背诵圆周率吉尼斯世界纪录的规则是:必须大声地背出;背诵过程中不能给予帮助或(视觉与听觉方面的)提示,也不能有任何形式的协助;背诵必须连续,两个数字之间的间隔不得超过15秒;背诵出错时可以更正,但更正必须是在说出下一个数字之前;任何错误(除非错误被立刻更正)都将使挑战失败。因此,吕超在背诵前进行了全面体检,并由家长签字同意,背诵过程中还使用了尿不湿和葡萄糖、咖啡、巧克力来解决上厕所和进食等生理问题。
英国人的记录
3月14日,在英国牛津大学科学历史博物馆礼堂内众多专家和观众面前,为了替英国“癫痫症治疗协会”募集资金,英国肯特郡亨里湾的丹尼尔·塔曼特在5小时之内成功地将圆周率背诵到了小数点后面22514位。据悉,塔曼特是世界上25位拥有这项“惊人绝技”的记忆专家之一。
据报道,现年25岁的塔曼特是在小时候患了癫痫症后,才突然发现自己拥有“记忆数字”的惊人能力的。长大并战胜自己的疾病后,塔曼特成了一名记忆专家,他不仅精通多种语言,还成立了一间“记忆技巧公司”。
塔曼特是欧洲背诵圆周率小数点后数字最多的人,但却并不是世界第一。
π的数值
近似值
π≈3.1415926535 8979323846 2643383279 5028841971 6939937510 5820974944 5923078164 0628620899 8628034825 3421170679 8214808651 3282306647 0938446095 5058223172 5359408128 4811174502 8410270193 8521105559 6446229489 5493038196 4428810975 6659334461 2847564823 3786783165 2712019091 4564856692 3460348610 4543266482 1339360726 0249141273 7245870066 0631558817 4881520920 9628292540 9171536436 7892590360 0113305305 4882046652 1384146951 9415116094 3305727036 5759591953 0921861173 8193261179 3105118548 0744623799 6274956735 1885752724 8912279381 8301194912 9833673362 4406566430 8602139494 6395224737 1907021798 6094370277 0539217176 2931767523 8467481846 7669405132 0005681271 4526356082 7785771342 7577896091 7363717872 1468440901 2249534301 4654958537 1050792279 6892589235 4201995611 2129021960 8640344181 5981362977 4771309960 5187072113 4999999837 2978049951 0597317328 1609631859 5024459455 3469083026 4252230825 3344685035 2619311881 7101000313 7838752886 5875332083 8142061717 7669147303 5982534904 2875546873 1159562863 8823537875 9375195778 1857780532 1712268066 1300192787 6611195909 2164201989 3809525720 1065485863 2788659361 5338182796 8230301952 0353018529 6899577362 2599413891 2497217752 8347913151 5574857242 4541506959 5082953311 6861727855 8890750983 8175463746 4939319255 0604009277 0167113900 9848824012 8583616035 6370766010 4710181942 9555961989 4676783744 9448255379 7747268471 0404753464 6208046684 2590694912 9331367702 8989152104 7521620569 6602405803 8150193511 2533824300 3558764024 7496473263 9141992726 0426992279 6782354781 6360093417 2164121992 4586315030 2861829745 5570674983 8505494588 5869269956 9092721079 7509302955 3211653449 8720275596 0236480665 4991198818 3479775356 6369807426 5425278625 5181841757 4672890977 7727938000 8164706001 6145249192 1732172147 7235014144 1973568548 1613611573 5255213347 5741849468 4385233239 0739414333 4547762416 8625189835 6948556209 9219222184 2725502542 5688767179 0494601653 4668049886 2723279178 6085784383 8279679766 8145410095 3883786360 9506800642 2512520511 7392984896 0841284886 2694560424 1965285022 2106611863 0674427862 2039194945 0471237137 8696095636 4371917287 4677646575 7396241389 0865832645 9958133904 7802759009 9465764078 9512694683 9835259570 9825822620 5224894077 2671947826 8482601476 9909026401 3639443745 5305068203 4962524517 4939965143 1429809190 6592509372 2169646151 5709858387 4105978859 5977297549 8930161753 9284681382 6868386894 2774155991 8559252459 5395943104 9972524680 8459872736 4469584865 3836736222 6260991246 0805124388 4390451244 1365497627 8079771569 1435997700 1296160894 4169486855 5848406353 4220722258 2848864815 8456028506 0168427394 5226746767 8895252138 5225499546 6672782398 6456596116 3548862305 7745649803 5593634568 1743241125 1507606947 9451096596 0940252288 7971089314 5669136867 2287489405 6010150330 8617928680 9208747609 1782493858 9009714909 6759852613 6554978189 3129784821 6829989487 2265880485 7564014270 4775551323 7964145152 3746234364 5428584447 9526586782 1051141354 7357395231 1342716610 2135969536 2314429524 8493718711 0145765403 5902799344 0374200731 0578539062 1983874478 0847848968 3321445713 8687519435 0643021845 3191048481 0053706146 8067491927 8191197939 9520614196 6342875444 0643745123 7181921799 9839101591 9561814675 1426912397 4894090718 6494231961 5679452080 9514655022 5231603881 9301420937 6213785595 6638937787 0830390697 9207734672 2182562599 6615014215 0306803844 7734549202 6054146659 2520149744 2850732518 6660021324 3408819071 0486331734 6496514539 0579626856 1005508106 6587969981 6357473638 4052571459 1028970641 4011097120 6280439039 7595156771 5770042033 7869936007 2305587631 7635942187 3125147120 5329281918 2618612586 7321579198 4148488291 6447060957 5270695722 0917567116 7229109816 9091528017 3506712748 5832228718 3520935396 5725121083 5791513698 8209144421 0067510334 6711031412 6711136990 8658516398 3150197016 5151168517 1437657618 3515565088 4909989859 9823873455 2833163550 7647918535 8932261854 8963213293 3089857064 2046752590 7091548141 6549859461 6371802709 8199430992 4488957571 2828905923 2332609729 9712084433 5732654893 8239119325 9746366730 5836041428 1388303203 8249037589 8524374417 0291327656 1809377344 4030707469 2112019130 2033038019 7621101100 4492932151 6084244485 9637669838 9522868478 3123552658 2131449576 8572624334 4189303968 6426243410 7732269780 2807318915 4411010446 8232527162 0105265227 2111660396 6655730925 4711055785 3763466820 6531098965 2691862056 4769312570 5863566201 8558100729 3606598764 8611791045 3348850346 1136576867 5324944166 8039626579 7877185560 8455296541 2665408530 6143444318 5867697514 5661406800 7002378776 5913440171 2749470420 5622305389 9456131407 1127000407 8547332699 3908145466 4645880797 2708266830 6343285878 5698305235 8089330657 5740679545 7163775254 2021149557 6158140025 0126228594 1302164715 5097925923 0990796547 3761255176 5675135751 7829666454 7791745011 2996148903 0463994713 2962107340 4375189573 5961458901 9389713111 7904297828 5647503203 1986915140 2870808599 0480109412 1472213179 4764777262 2414254854 5403321571 8530614228 8137585043 0633217518 2979866223 7172159160 7716692547 4873898665 4949450114 6540628433 6639379003 9769265672 1463853067 3609657120 9180763832 7166416274 8888007869 2560290228 4721040317 2118608204 1900042296 6171196377 9213375751 1495950156 6049631862 9472654736 4252308177 0367515906 7350235072 8354056704 0386743513 6222247715 8915049530 9844489333 0963408780 7693259939 7805419341 4473774418 4263129860 8099888687 4132604721 5695162396 5864573021 6315981931 9516735381 2974167729 4786724229 2465436680 0980676928 2382806899 6400482435 4037014163 1496589794 0924323789 6907069779 4223625082 2168895738 3798623001 5937764716 5122893578 6015881617 5578297352 3344604281 5126272037 3431465319 7777416031 9906655418 7639792933 4419521541 3418994854 4473456738 3162499341 9131814809 2777710386 3877343177 2075456545 3220777092 1201905166 0962804909 2636019759 8828161332 3166636528 6193266863 3606273567 6303544776 2803504507 7723554710 5859548702 7908143562 4014517180 6246436267 9456127531 8134078330 3362542327 8394497538 2437205835 3114771199 2606381334 6776879695 9703098339 1307710987 0408591337 4641442822 7726346594 7047458784 7787201927 7152807317 6790770715 7213444730 6057007334 9243693113 8350493163 1284042512 1925651798 0694113528 0131470130 4781643788 5185290928 5452011658 3934196562 1349143415 9562586586 5570552690 4965209858 0338507224 2648293972 8584783163 0577775606 8887644624 8246857926 0395352773 4803048029 0058760758 2510474709 1643961362 6760449256 2742042083 2085661190 6254543372 1315359584 5068772460 2901618766 7952406163 4252257719 5429162991 9306455377 9914037340 4328752628 8896399587 9475729174 6426357455 2540790914 5135711136 9410911939 3251910760 2082520261 8798531887 7058429725 9167781314 9699009019 2116971737 2784768472 6860849003 3770242429 1651300500 5168323364 3503895170 2989392233 4517220138 1280696501 1784408745 1960121228 5993716231 3017114448 4640903890 6449544400 6198690754 8516026327 5052983491 8740786680 8818338510 2283345085 0486082503 9302133219 7155184306 3545500766 8282949304 1377655279 3975175461 3953984683 3936383047 4611996653 8581538420 5685338621 8672523340 2830871123 2827892125 0771262946 3229563989 8989358211 6745627010 2183564622 0134967151 8819097303 8119800497 3407239610 3685406643 1939509790 1906996395 5245334825 3421170679 8214808651 3282306647
倍数值
- 当1π=3.14时
- 2π=6.28
- 3π=9.42
- 4π=12.56
- 5π=15.7
- 6π=18.84
- 7π=21.98
- 8π=25.12
- 9π=28.26
- 10π=31.4
- 11π=34.54
- 12π=37.68
- 13π=40.82
- 14π=43.96
- 15π=47.1
- 16π=50.24
- 17π=53.38
- 18π=56.52
- 19π=59.66
- 20π=62.8
- 21π=65.94
- 22π=69.08
- 23π=72.22
- 24π=75.36
- 25π=78.5
- 26π=81.64
- 27π=84.78
- 28π=87.92
- 29π=91.06
- 30π=94.2
- 32π=100.48
- 64π=200.96
- 128π=401.92
- 256π=803.84
- 512π=1607.68
- 1024π=3215.36
- 2048π=6430.72