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实验室/科学/玩转 π

科学 / 数学 / 18

玩转 π

几何、数论、级数——人类用三种不同的耐心,一层一层抓住 π。

PI-ENGINE 1SPIGOT · CF · SERIES
多边形夹 π96 边
下界(内接)3.1410319509上界(外切)3.1427145996对齐位数2
割之弥细,所失弥少——刘徽,公元 263 年

探索路线

先猜一猜,再动手。

知道 π ≈ 3.14159,会算分数的大小。

01

割圆:从六边形开始一路翻倍到 12288 边,看上下界怎样把 π 夹进祖冲之的 3.1415926–3.1415927。

02

数字河:拉过 770 位找费曼点(第 762 位起六个 9),再搜一搜你自己的生日。

03

分数与级数:看 355/113 如何守住王座,再看莱布尼茨级数慢得有多离谱。

第一步 · 先猜一猜

只用不超过 113 的分母,哪个分数最接近 π?

选一个你现在的预测。

第二步 · 观察当前状态

当前读数

边数96
下界 n·sin(π/n)3.141031950891
上界 n·tan(π/n)3.142714599645
对齐位数2

发生了什么?

96 边把 π 夹在 3.141031950891 与 3.142714599645 之间,两侧对齐 2 位。每翻倍一次,缝就缩到约四分之一——这是没有算式只有耐心的几何算法。

记录观察

第三步 · 接受一个挑战

0 / 3
01夹进祖冲之的区间

割圆翻倍到 12288 边(k=11),让上下界落进 3.1415926 与 3.1415927 之间。

提示

k=11 时下界 3.141592619…、上界 3.141592722…——四舍五入正好是 3.1415926 和 3.1415927。

02找到费曼点

把数字河拉到 770 位以上,搜索 999999,在它真正的位置逮住它。

提示

它从第 762 位开始,后面跟的是一个 8;前一千位里仅此一处。

03谁能打败密率

把分母上限拉到 1000,试着找出比 355/113 更准的分数。

提示

spoiler:到 16604 之前谁也做不到——这个挑战的真正答案是一声「哇」。

安全与范围纯计算实验,无风险。唯一的危险是想背下一千位。

你看到的是

同一个 π,四种人类的抓法:割圆(刘徽 3072 边、祖冲之夹出 3.1415926–3.1415927,领先约九百年);水龙头算法(一位一位流出 π,不查表、不算到尽头);连分数(渐近分数 22/7 → 333/106 → 355/113,反常的 292 让密率以小博大,直到分母 16604 才被超过);级数(莱布尼茨美而慢——一百万项只换五位,尼拉坎塔快三十倍)。所有数字由本页引擎现场计算,并与独立的 BigInt Machin 公式逐位核对过 1000 位。

动手试试22/7 偏大 0.00126,355/113 只偏 0.00000027;第 762 位起连着六个 9。把割圆拉到 k=11:上下界四舍五入正好是 3.1415926 和 3.1415927。
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