news 2026/10/10 7:44:51

祖冲之如何用古代方法算出圆周率?

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张小明

前端开发工程师

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祖冲之如何用古代方法算出圆周率?

背景介绍:        

        祖冲之也是使用类似的思路求的圆周率,这种方式绕不开的地方就是需要对小数进行开方运算,现代人使用阿拉伯数字完成一次14位小数的开方运算需要两天以上的时间(开方精确到7最少需要保留14位),而求圆周率精确到小数点后七位,最少需要切割12次,而每次有需要最少两次开方运算和两次平方运算,可见计算量有多么庞大。

评估计算难度如下:

        3 (一次开方用三天)* 12  (切12次)* 2 (2次开方),完成一次简单的计算最少也需要两个月左右,再加上其它运算,算完还需要进行最少一次的验算,这个计算量想想都可怕。

        西方很多人对祖冲之的成果提出了怀疑,主要的依据也是认为计算难度太大了,觉得古代人没有办法完成这么复杂的计算量,但是在祖冲之前刘徽已经提出了手动开方的方法,祖冲之父子改良后完成圆周率计算应该是可行的,只是具体的算法失传了,所以现在也没有一个定论。

1. 什么是圆周率:

        圆的周长除以圆的直径,祖冲之采用内切圆的方式将圆周率精确到了3.1415926。

2.什么是内切圆求圆周:

 ·       如图:随着切割次数的增加多边形的周长会无限接近圆的周长,因此我们只要能求出多边形的周长即可求出圆周率。

3.如何求内切多边形的周长

         如图:多边形的边长等于半径乘以圆心角一半的正弦,即需要求出sin α/2,就可以求出边长,因为四等分时圆心角为90度,随着切割次数的增加,圆心角为90度除以切割次数。因此只需要求出sin 45/k (k为切割次数),即可以求出多边形边长。

4.如何求sin 45/k 的值。

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