要計(jì)算一個(gè)圓的面積,乍看起來好象有點(diǎn)無從著手,這東西,圓不留丟的,沒有一條直線,怎么算才好呢?其實(shí)很簡單,簡單到就象一層窗戶紙一樣,一捅就破的程度。 大家試在紙上畫一個(gè)圓,將這個(gè)圓沿任意一條直徑分成兩個(gè)半圓,然后,注意,精彩的來了:分別將兩個(gè)半圓象切西瓜一樣割成六塊,再然后,將半個(gè)圓弧拉成直線,讓它們像切好的六塊西瓜一個(gè)挨一個(gè)放在桌子上一樣,或者,想象它們是一把只有六個(gè)齒的梳子,現(xiàn)在我們有兩把這樣的梳子,再將這兩只梳子齒對(duì)齒的插在一起,于是就湊成了一個(gè)近似的長方形,它的短邊正好是這個(gè)圓的半徑,它的長邊不是一條直線,而是由六段弧線構(gòu)成的。讓我們來作進(jìn)一步假設(shè),假設(shè),我們當(dāng)時(shí)不是將半圓分成六份,而是分成了六十份,甚至三百六十份,那么,這條長邊就會(huì)成為一段近似的直線,假設(shè)我們不停的分下去,將這個(gè)半圓分成數(shù)不清的等份,這條近似的直線也就越來越接近半個(gè)圓周的長度了。 以上的整個(gè)過程確實(shí)很難僅僅用文字來說清楚,但我想我已經(jīng)說清楚了,如果有誰還不明白的話,請參考小學(xué)數(shù)學(xué)課本,上面就有這樣的示意圖。因此,圓的面積等于半周乘半徑是絕對(duì)正確的,這一點(diǎn)毫無疑問。 我們的古人實(shí)在是太有才華了,不管是中國的外國的,數(shù)學(xué)家們居然如此巧妙地找到了計(jì)算圓面積的方法,讓人想不佩服都不行。 但是——萬事就怕但是,“半周乘半徑”卻是一種很難操作的計(jì)算方法,假設(shè)你在地上畫一個(gè)圓,半徑容易確定,而圓的周長就不那么容易量出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)來,或者說,根本就無法量出準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),如果是一個(gè)圓柱體,我們用一段繩子來量它的周長,似乎容易測量一些,其實(shí)恰恰相反,更不容易測量準(zhǔn)確,你得保證測量的圓周確實(shí)垂直于這個(gè)圓柱,否則的話,你需要測的圓就成了一個(gè)橢圓,根本不是你想要的東西。 我相信,我們的古人吃夠了這種苦頭,這些圓的周長老是測不準(zhǔn),幾個(gè)人測就有幾個(gè)答案,真是傷腦筋。這時(shí)候必然有聰明的人站出來說:圓的周長測不準(zhǔn),然而通過計(jì)算,是不是能得到準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)呢?實(shí)踐反復(fù)告訴人們,圓的直徑和圓的周長之間有一定的比例關(guān)系的,這個(gè)比例大約是三,只不過還要再多那么一點(diǎn)。 數(shù)學(xué)家們和圓周率的較勁,就從這一刻開始了,他們決心把圓的周長和圓的直徑之間的比例到底是多少這個(gè)秘密挖出來,不挖出來絕不收兵。可是這個(gè)秘密藏得太深了,理論上說,這個(gè)秘密是永遠(yuǎn)挖不完的,因?yàn)檫@個(gè)比例是一個(gè)無限的不循環(huán)的小數(shù),就算你算到了小數(shù)點(diǎn)以后的一百萬位,還有一百萬零一位在后面等著你。造物主的這個(gè)玩笑真是開大了,不知道有多少人為了找出這個(gè)秘密,耗盡了一生的心血。 劉徽就是所有追求這個(gè)秘密的人中間非常成功的一位,他計(jì)算圓周率的方法記載在《九章算術(shù)注》中,就在方田這一章里,他運(yùn)用的方法是“割圓術(shù)”,據(jù)他記載,割圓術(shù)還有一套專門的工具,早在王莽時(shí)代就已經(jīng)發(fā)明了,劉徽運(yùn)用了這一思想,進(jìn)行了大量的演算,最重要的是:他計(jì)算無誤,讓他終于站上了當(dāng)時(shí)這一數(shù)學(xué)難題的頂峰。 要詳細(xì)地說明利用割圓術(shù)計(jì)算圓周率的全部內(nèi)容,很不容易,也沒有必要,這里,我們引用書上現(xiàn)成的說法來說明:魏晉時(shí)代的大數(shù)學(xué)家劉徽在為《九章算術(shù)》作注的時(shí)候,詳細(xì)的記載了用割圓術(shù)計(jì)算圓周率的方法,他正確的計(jì)算出了圓內(nèi)接正192邊形和3072邊形的面積,從而得到圓周率3.14和3.1416的數(shù)值,成為當(dāng)時(shí)領(lǐng)先世界的數(shù)學(xué)成就。 |
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