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小學數學手抄報內容:祖沖之圓周率

祖沖之

 祖沖之(429-500),字文遠。出生於建康(今南京),祖籍範陽郡遒縣(今河北淶水縣),中國南北朝時期傑出的數學家、天文學家。

 祖沖之壹生鉆研自然科學,其主要貢獻在數學、天文歷法和機械制造三方面。他在劉徽開創的探索圓周率的精確方法的基礎上,首次將“圓周率”精算到小數第七位,即在3.1415926和3.1415927之間,他提出的“祖率”對數學的研究有重大貢獻。直到16世紀,阿拉伯數學家阿爾·卡西才打破了這壹紀錄。

 由他撰寫的《大明歷》是當時最科學最進步的歷法,對後世的天文研究提供了正確的方法。其主要著作有《安邊論》《綴術》《述異記》《歷議》等。

 數學成就

 數學史上的創舉——“祖率”

 祖沖之算出圓周率(π)的真值在3.1415926和3.1415927之間,相當於精確到小數第7位,簡化成3.1415926,祖沖之因此入選世界紀錄協會世界第壹位將圓周率值計算到小數第7位的科學家。祖沖之還給出圓周率(π)的兩個分數形式:22/7(約率)和355/113(密率),其中密率精確到小數第7位。祖沖之對圓周率數值的精確推算值,對於中國乃至世界是壹個重大貢獻,後人將“約率”用他的名字命名為“祖沖之圓周率”,簡稱“祖率”。

 圓周率的應用很廣泛,尤其是在天文、歷法方面,凡牽涉到圓的壹切問題,都要使用圓周率來推算。如何正確地推求圓周率的數值,是世界數學史上的壹個重要課題。中國古代數學家們對這個問題十分重視,研究也很早。在《周髀算經》和《九章算術》中就提出徑壹周三的古率,定圓周率為三,即圓周長是直徑長的三倍。此後,經過歷代數學家的相繼探索,推算出的圓周率數值日益精確。

 東漢張衡推算出的圓周率值為3.162。三國時王蕃推算出的圓周率數值為3.155。魏晉的著名數學家劉徽在為《九章算術》作註時創立了新的推算圓周率的方法——割圓術,將圓周率的值為邊長除以2,其近似值為3.14;並且說明這個數值比圓周率實際數值要小壹些。劉徽以後,探求圓周率有成就的學者,先後有南朝時代的何承天,皮延宗等人。何承天求得的圓周率數值為3.1428,皮延宗求出圓周率值為22/7≈3.14。

 祖沖之認為自秦漢以至魏晉的數百年中研究圓周率成績最大的學者是劉徽,但並未達到精確的程度,於是他進壹步精益鉆研,去探求更精確的數值。

 根據《隋書·律歷誌》關於圓周率(π)的記載:“宋末,南徐州從事史祖沖之,更開密法,以圓徑壹億為壹丈,圓周盈數三丈壹尺四寸壹分五厘九毫二秒七忽,朒數三丈壹尺四寸壹分五厘九毫二秒六忽,正數在盈朒二限之間。密率,圓徑壹百壹十三,圓周三百五十五。約率,圓徑七,周二十二。”祖沖之把壹丈化為壹億忽,以此為直徑求圓周率。他計算的結果***得到兩個數:壹個是盈數(即過剩的近似值),為3.1415927;壹個是朒數(即不足的近似值),為3.1415926。

 盈朒兩數可以列成不等式,如:3.1415926(*)<π(真實的圓周率)<3.1415927(盈),這表明圓周率應在盈朒 兩數之間。按照當時計算都用分數的習慣,祖沖之還采用了兩個分數值的圓周率。壹個是355/113(約等於3.1415927),這壹個數比較精密,所以祖沖之稱它為“密率”。另壹個是22/7(約等於3.14),這壹個數比較粗疏,所以祖沖之稱它為“約率”。

 祖沖之在圓周率方面的研究,有著積極的現實意義,他的研究適應了當時生產實踐的需要。他親自研究度量衡,並用最新的圓周率成果修正古代的量器容積的計算。古代有壹種量器叫做“ 釜 ”,壹般的是壹尺深,外形呈圓柱狀,祖沖之利用他的圓周率研究,求出了精確的數值。他還重新計算了漢朝劉歆所造的“律嘉量”, 利用“祖率”校正了數值。以後,人們制造量器時就采用了祖沖之的“祖率”數值。

 數學傑作《綴術》

 祖沖之寫過《綴術》五卷,被收入著名的《算經十書》中。《隋書》評論“學官莫能究其深奧,故廢而不理”,認為《綴術》理論十分深奧,計算相當精密,學問很高的學者也不易理解它的內容,在當時是數學理論書籍中最難的壹本。

 在《綴術》中,祖沖之提出了“開差冪”和“開差立”的問題。“差冪” 壹詞在劉徽為《九章算術》所作的註中就有了,指的是面積之差。“開差冪” 即是已知長方形的面積和長寬的差,用開平方的方法求它的長和寬,它的具體解法已經是用二次代數方程求解正根的問題。而“開差立”就是已知長方體的體積和長、寬、高的差,用開立方的辦法來求它的邊長;同時也包括已 知圓柱體、球體的體積來求它們的直徑的問題。所用到的計算方法已是用三次方程求解正根的問題了,三次方程的解法以前沒有過,祖沖之的解法是壹 項創舉。

 《綴術》還曾流傳至朝鮮和日本,在朝鮮、日本古代教育制度、書目等資料中,都曾提到《綴術》。

 《宋史·楚衍傳》中說“於《九章》《緝古》《綴術》《海島》諸算經尤得其妙。天聖(1023-1031)初造新歷”。[

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