Вопрос, волнующий со школьных времен: почему число Пи так называется?

3,14159265... Человеку может быть по силам выучить только десять, может двадцать знаков после запятой, но все — невозможно, ведь их бесконечное число. Но зачем вообще оно нужно в математике и почему название числа Пи звучит именно так?
Екатерина Николаева
Екатерина Николаева
Редактор сайта TechInsider.ru
Вопрос, волнующий со школьных времен: почему число Пи так называется?
Unsplash
Содержание

В повседневной жизни мы редко используем число Пи, даже можно сказать, что никогда... А вообще это очень полезная математическая постоянная, без которой не было бы, например, телефонов и радио. Рассказываем, почему вообще «взялось» число Пи и откуда название у этой математической константы.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Что такое число Пи

π — это отношение длины окружности (С) к диаметру (d) этого круга. Независимо от размера круга, это отношение всегда будет равно Пи. Это иррациональное число. Получается, что его десятичная форма не заканчивается (как, например, 1/4 = 0,25) и не становится повторяющейся (например, 1/6 = 0,166666...). Но почему число Пи так назвали?

История числа Пи

Число Пи известно уже более 4000 лет — его пытались вычислить и древние вавилоняне, и древние египтяне, правда, до нас их математические записи не дошли. А первое зафиксированное вычисление этого значения было проведено Архимедом, который жил в 287-212 годы до новой эры. Старое название числа Пи до нас тоже дошло. Однако оно возникло многими веками позже. А что же было в древности?

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

В Древнем Вавилоне значение числа Пи приравнивали к трем, объясняя это тем, что вписанный в круг правильный шестиугольник давал именно это значение. Уже в 1900-е годы до новой эры вычисления приблизились к 3,125 — такое число впервые появилось на глиняной табличке из Суз. Писцы Древнего Вавилона работали с ограниченной точностью, и их главной задачей было всего-навсего быстро получить приемлемый результат для землемерных и строительных расчетов. Именно поэтому в «уточнение» значений никто не углублялся.

Тем временем в Древнем Китае, Индии и Египте значения варьировались от 3,13 до 3,17.

Ближе всего оказался Архимед — он первый нашел способ вычисления числа Пи. Архимед вписывал в круг и описывал вокруг него правильные многоугольники. При этом за диаметр окружности он взял значение единицы. Так получилась дробь 22/7 (или 3,14286). Позже она получила название числа Пи. Алгоритмы его нахождения появлялись и позже: в классический период и в Средние века.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Первым, кто предложил самый эффективный метод, стал Исаак Ньютон. В 1704 году этот способ модернизировал математик Джон Мэчин — его вычисления используются и сегодня. Уже в 1844 году удалось получить 200 цифр после запятой. Безусловным рекордсменом оказался ученый-самоучка Уильям Шенкс: в течение 15 лет он самостоятельно нашел 707 знаков! К сожалению, на 528 значении проскочила ошибка, и все дальнейшие результаты попросту были неточными. В 1948 году — через 200 лет после того, как появилось название числа Пи! — первый компьютер исправил эту ошибку и дошел до 808 цифры.

Число Пи
К началу XX века ученым было известно около 500 знаков после запятой числа Пи. С развитием вычислительной техники, благодаря компьютерам, мы теперь знаем более 100 триллионов знаков.
Freepik
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Почему число Пи так называется

Вплоть до XVIII века постоянная не носила никакого названия. Все изменилось в 1706 году. Математик из Великобритании Уильям Джонс написал книгу, в которой обозначил число Пи шестнадцатой буквой греческого алфавита — π. Эта буква была выбрана не случайно. И вот почему число Пи так называется: именно с π начинается слово «periphery», которое переводится как «периметр» или «измеряю вокруг». Однако новый термин прижился только спустя 30 лет.

Зачем нужно число Пи

И вот у нас есть число Пи, получившее название от слова «периметр». К слову, это основная подсказка, зачем оно нужно и как его получить. Проведите краткий эксперимент: нарисуйте идеальный круг, используя циркуль. Затем возьмите кусок бечевки и положите его поверх круга, ровно один раз вокруг. Теперь расправьте веревку и измерьте ее длину линейкой — это будет длиной окружности. После измерьте диаметр окружности: поставьте на любой ее стороне точку и проведите от нее прямую линию через центр. Теперь измерьте расстояние между точками, в которых линия пересекает окружность. Это — длина диаметра.

РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Теперь к вычислениям: если вы разделите длину окружности на ее диаметр, то получите приблизительно 3,14 — и так будет всегда, независимо от того, какого размера будет круг, так как отношение длин окружности и диаметра всегда одинаковое. Если бы при вычислении не было допущено никаких погрешностей, то в ответе получилось бы 3,141592653589793238 ..., или гораздо лучшее приближение числа Пи.

Сегодня многие точные и прикладные науки не могут обходиться без числа Пи. Его название встречается даже в школьных и университетских учебниках.

Число Пи в математике

  • Число Пи используется для вычисления длины окружности и площади круга.
  • Оно также используется в тригонометрии для вычисления синусов и косинусов углов.
  • В комплексном анализе число Пи связано с интегралом Римана.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Число Пи в физике

  • В классической механике число Пи используется для вычисления момента инерции тела вращения.
  • В электродинамике оно связано с постоянной тонкой структуры.
  • В квантовой механике число Пи связано с постоянной Планка.
Формула Е= мс^2
Самое популярный знак у числа Пи — пять. Оно встречается 100 359 раз. Следом идут четверки (100 230 раз), тройки (100 229) и девятки (100 106). Наиболее редкими «гостями» стали шестерки — их можно встретить 99 548 раз.
Unsplash

Число Пи в инженерии

  • В строительстве и архитектуре число Пи используется для проектирования зданий и сооружений, включая мосты, тоннели, трубопроводы и другое.
  • В электротехнике и электронике число Пи используется для вычисления индуктивности и емкости.

Число Пи в астрономии

  • Число Пи используется для вычисления радиуса и площади поверхности Земли и других планет.
  • Оно также используется для вычисления размеров и масс звезд и галактик.
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ
РЕКЛАМА – ПРОДОЛЖЕНИЕ НИЖЕ

Число Пи в компьютерной графике

  • Число Пи используется для генерации случайных чисел и создания псевдослучайных последовательностей.

Число Пи в медицине

  • Электрокардиография «обрабатывает» сердечные ритмы с помощью спектрального анализа, где участвуют формулы числа Пи.
  • Радиотерапия рассчитывает дозу облучения в трехмерном пространстве на основе сферы или цилиндра — для этого используются значения числа Пи.
  • Число Пи помогает вычислить объем органов и необходимое количество лекарств для его распределения по организму.

Интересные факты о числе Пи

  1. Почему число Пи называется Пи? Это сокращенный вариант от английского слова «periphery». Дословно оно переводится как «окружность». К слову, именно эта фигура является главной для определения числового значения.
  2. У числа Пи есть свой собственный День Рождения! В США этот день отмечается 14 марта (3/14) ровно в 1:59:26. Этот праздник придумал в 1987 году физик Ларри Шоу. Вскоре появилось и «альтер-эго» — День приближенного значения числа Пи, который приходится на 22 июля (22/7).
  3. У числа Пи есть «смущающая» последовательность из шести девяток подряд. Они появляются на позициях с 762-й по 767-ю цифру после запятой. Эта последовательность получила название «точка Фейнмана» по шутливому утверждению Ричарда Фейнмана о желании «запомнить цифры π до ...999999 и заставить его закончиться».
  4. На рубеже XX и XXI веков вычисляли миллиарды цифр с помощью суперкомпьютеров. В 2024 году американская компания Solidigm, производящая оборудование для компьютеров, побила мировой рекорд. Они смогли вычислить 105 триллионов десятичных знаков! Прошлым «победителем» был Google: в 2022 году его сотрудники нашли 100 триллионов цифр после запятой, потратив на это 158 дней.
  5. Некоторые энтузиасты знают наизусть десятки тысяч цифр после запятой. Они же придумали стихи, где длина каждого слова соответствует знаку Пи. Существует пару впечатляющих рекордов: в 2006 году Акира Харагути произнес 100 тысяч цифр! На это у него ушло 16 часов и 30 минут. В 2015 году был поставлен еще один впечатляющий результат, который попал в Книгу рекордов Гиннесса. Раджвиру Мине назвал 70 тысяч знаков всего за 9 часов 27 минут.
  6. Число Пи легло в основу целого языка пилиш. В нем количество букв каждого слова соответствует последующему знаку. Так, в первом слове три буквы, во втором — одна, в третьем — четыре. Существует даже книга «Not a Wake», написанная на этом диалекте! Ее автором является программист Майкл Кит.
  7. За «правду» о числе Пи боролись даже на законодательном уровне. Так, в американском штате Индиана в 1897 году власти пытались установить значение 3,2. Помешал этому «варварству» один из профессоров Университета Пердью.