X
Код презентации скопируйте его
Это загадочное число Пи
Скачать эту презентацию
Презентация на тему Это загадочное число Пи
Скачать эту презентациюCлайд 1
Это загадочное число Пи
Cлайд 2
Знаете ли вы, что эта обыкновенная, на первый взгляд, полузабытая буква из школьного курса геометрии намного интереснее при ближайшем рассмотрении и изучении, имеет свою историю, очень много значит для математиков — они без неё просто никуда, и даже имеет свой праздник?
Cлайд 3
Неофициальный праздник «День числа Пи» (англ. Pi Day) отмечается 14 марта, которое в американском формате дат записывается как 3.14, что соответствует приближённому значению числа π.
Cлайд 4
Если принять диаметр окружности за единицу, то длина окружности — это число π.
Cлайд 5
Запомни, что =
Cлайд 6
История числа Пи
Cлайд 7
Проблеме π – 4000 лет. Исследователи древних пирамид установили, что частное, полученное от деления суммы двух сторон основания на высоту пирамиды, вырабатывается числом 3,1416. В знаменитом папирусе Ахмеса приводится такое указание для построения квадрата, равного по площади кругу: «Отбрось от диаметра его девятую часть и построй квадрат со стороной, равной остальной части, будет он эквивалентен кругу». Из этого следует, что у Ахмеса π ≈ 3,1605. Так началась письменная история π.
Cлайд 8
В Вавилоне в V в. до н.э. пользовались числом 3,1215, а в Древней Греции числом ( ) ≈ 3,1462643. В индийских «сутрах» VI – V в. до н.э. имеются правила, из которых вытекает, что π = 3,008. Наиболее древняя формулировка нахождения приблизительного значения отношения длины окружности к диаметру содержится в стихах индийского математика Аршабхата (V – VI в.): Прибавь четыре к сотне и умножь на восемь, Потом ещё шестьдесят две тысячи прибавь, Как поделить результат на двадцать тысяч, Тогда откроется тебе значение Длины окружности к двум радиусам отношенья т.е. =
Cлайд 9
Архимед (III в. до н.э.) для оценки числа π вычислял периметры вписанных и описанных многоугольников от шести до 96-ти. Такой метод вычисления длины окружности посредством периметров вписанных и описанных многоугольников применялся многими видными математиками на протяжении почти 2000 лет. Архимед получил: , т.е. π ≈ 3,1418 Долгое время все пользовались значением числа, равным
Cлайд 10
Индусы в V – VI пользовались числом 3,1611, а китайцы - числом 3,1415927; это значение записывалось в виде именованного числа: 3 чжана 1 чи 4 цуня 1 фень 5 ме 9 хао 2 мяо 7 хо.
Cлайд 11
В XV веке иранский математик Аль-Каши нашёл значение π с 16-ю верными знаками, рассмотрев вписанный и описанный многоугольники с 80.035.168 сторонами. Андриан Ван Ромен (Бельгия) в XVI в. с помощью 230-угольников получил 17 верных десятичных знаков
Cлайд 12
А голландский вычислитель – Лудольф Ван-Цейлен (1540 – 1610), вычисляя π, дошёл до многоугольников с 602 029 сторонами, и получил 35 верных знаков для π. Учёный обнаружил большое терпение и выдержку, несколько лет затратив на определение числа π. В его честь современники назвали π – «Лудольфово число». Согласно завещанию на его надгробном камне было высечено найденное им значение π.
Cлайд 13
Обозначение π (первая буква в греческом слове – окружность, периферия) впервые встречается у английского математика Уильяма Джонсона (1706 г.), а после опубликования работы Леонарда Эйлера (1736 г. Санкт-Петербург), вычислившего значение π с точностью до 153 десятичных знаков, обозначение π становится общепринятым. Уильям Джонсон Леонард Эйлер
Cлайд 14
Различные способы вычисления числа π
Cлайд 15
Библейское вычисление числа π
Cлайд 16
Одно из ранних приближений для числа π можно извлечь из канонического текста Библии, датируемого примерно X-V веками до нашей эры. В третьей книге Царств подробно рассказывается о том, как мастер Хирам сооружал по заказу правителя Иудейского Израильского царства Соломона храм. Царь Соломон, держащий в руках изображение храма
Cлайд 17
Это культовое сооружение украшал большой бассейн для омовения священнослужителей под названием «медного моря»: «И сделал литое из меди море, - от края его до края его десять локтей, - совсем круглое, вышиною в пять локтей, и снурок в тридцать локтей обнимал его кругом.» (Третья книга Царств. Гл. 7, стих 23.)
Cлайд 18
Если диаметром этого сосуда было 10 локтей, тогда длина окружности должна была быть 31,415926… локтей, а не просто 30 локтей как написано в библии! Любой школьник может сказать вам, что длину окружности круга можно найти, умножив диаметр на пи. Эта явная математическая ошибка заставила нас, как христиан, сомневаться в точности Библии.
Cлайд 19
Длина диаметра в 10 локтей является длиной от наружного обода до наружного обода, так, как любой человек и будет измерять круглый предмет. Окружность длиной в 30 локтей, однако, является внутренним кругом, после вычитания толщины меди (две ладони одна на каждую сторону), из которой был сделан сосуд. Это и будет необходимым числом для вычисления объема воды.
Cлайд 20
Экспериментальное определение числа пи. Погрешность измерения. Воспримем этот текст как древний опыт по экспериментальному определению числа пи и на основании данных оценим погрешность измерения. Формула для измерения очевидна: где L - длина окружности, а D - её диаметр.
Cлайд 21
Дано: L = 30 локтя, D = 10 локтей. Из написания видно, что абсолютные погрешности каждой из величин составляют не менее 0,5 локтя. Мы тем самым берём половину последней значащей цифры, если считать, что каждое из чисел имеет две значащие. Вариант, что погрешность измерения была больше, обсудим в конце вычислений. Рассчитаем измеренное число пи
Cлайд 22
Итак, систематическая погрешность измерений равна Оценим относительную погрешность измерения числа пи как среднеквадратичное от относительных погрешностей данных величин: Рассчитаем абсолютную погрешность измерения с учётом этой формулы следовательно ответ записывается в виде
Cлайд 23
Значение числа пи, известное нам сейчас с огромной точностью, вполне укладывается в ответ, полученный экспериментально несколько тысяч лет назад. Выходит, что если рассуждать не поверхностно, а с точки зрения методов науки, противоречия между текстом Писания и действительностью нет.
Cлайд 24
В Библии не содержится ни одной ошибки. Кстати, Соломон сделал это открытие тысячу лет до нашей эры, задолго до того как греки снова нашли число пи.
Cлайд 25
Начертим на плотном картоне окружность диаметра d (15 см), вырежем получившийся круг и обмотаем вокруг него тонкую нить. Измерив длину L (46,5 см) одного полного оборота нити, разделим L на длину диаметра окружности. Получившееся частное будет приближенным значением числа π, т.е. π = , π = 46,5 см / 15 см. π = 3,1. Данный довольно грубый способ даёт в обычных условия приближённое значение числа π с точностью до 1. Простейшие вычисления
Cлайд 26
Следуя данным рекомендациям, мы выполнили измерения и вычислили число . Получили результаты представленные в таблице: Простейшие вычисления d L Номер измерения Диаметр Длина окружности Число I 20 63 3,15 II 15 47,3 3,153 III 10 31 3,1
Cлайд 27
Измерение с помощью взвешивания На листе картона начертим квадрат. Впишем в него круг. Вырежем квадрат. Вырежем из квадрата круг.
Cлайд 28
Измерение с помощью взвешивания Определим массу картонного квадрата с помощью школьных весов. Взвесим круг. Зная массы квадрата mкв (10 г) и вписанного в него круга mкр (7,8 г), воспользуемся формулами m=rV, V=Sh, где r и h-соответственно плотность и толщина картона, S-площадь фигуры. Рассмотрим равенства: mкв = r S кв h = r 4 R2 h, mкр = r Sкр h = r π R2 h. Отсюда mкр : mкв = π : 4, π = 4 mкр : mкв.
Cлайд 29
Суммирование площадей прямоугольников, вписанных в полукруг. Пусть А (а,0), В (b,0). Опишем на АВ полуокружность как на диаметре. Разделим отрезок АВ на n равных частей точками х1,х2,…,хn-1 и восстановим из них перпендикуляры до пересечения с полуокружностью. Длина каждого такого перпендикуляра - это значение функции f(x) = Площадь S полукруга можно вычислить по формуле В нашем случае b = 1, a = -1. Тогда π ≈ 2S.
Cлайд 30
Программа 10 REM *** ВЫЧИСЛЕНИЕ p*** 20 REM *** МЕТОД ПРЯМОУГОЛЬНИКОВ *** 30 INPUT N 40 DX 1/N 50 FOR I=0 TO N-1 60 F=SQR(1-X^2) 70 X=X+DX 80 A=A+F 90 NEXT I 100 P=4*DX*A 110 PRINT «ЗНАЧЕНИЕ p РАВНО»; P 120 STOP
Cлайд 31
Полученные значения числа записаны в таблице Суммирование площадей прямоугольников, вписанных в полукруг. n 1000 2000 3000 4000 5000 6000 π 3.292 3.216 3.190667 3.181 3.1848 3.192 n 7000 8000 9000 10000 11000 12000 π 3.193714 3.1935 3.192889 3.196 3.192 3.193667
Cлайд 32
Метод Монте-Карло Это фактически метод статистических испытаний. Свое экзотическое название он получил от города Монте-Карло в княжестве Монако, знаменитого своими игорными домами. Дело в том, что метод требует применения случайных чисел, а одним из простейших приборов, генерирующих случайные числа, может служить рулетка. Впрочем, можно получить и при помощи … дождя.
Cлайд 33
Метод Монте-Карло Для опыта приготовим кусок картона, нарисуем на нём квадрат и впишем в квадрат круг. Если такой чертёж некоторое время подержать под дождём, то на его поверхности останутся следы капель.
Cлайд 34
Метод Монте-Карло Подсчитаем число следов внутри квадрата и внутри круга. Очевидно, что их отношение будет приближенно равно отношению площадей этих фигур, так как попадание капель в различные места чертежа равновероятно. Пусть Nкр - число капель в круге, Nкв – число капель в квадрате, тогда π=4Nкр/Nкв
Cлайд 35
Применение метода Монте-Карло стало возможным только благодаря компьютерам Программа 2 10 REM *** ВЫЧИСЛЕНИЕ ПИ *** 20 REM *** МЕТОД МОНТЕ-КАРЛО *** 30 INPUT N 40 M=0 50 FOR I=1 TO N 60 T=INT (RND(1)*10000) 70 X=INT(T/100) 80 Y=T-X*100 90 IF X^2+Y^2
Cлайд 36
Полученные значения числа записаны в таблице n 1000 2000 3000 4000 5000 6000 π 3.14357 3.14253 3.14231 3.14214 3.14212 3.14206 n 7000 8000 9000 10000 11000 12000 π 3.14184 3.14197 3.14193 3.14169 3.14203 3.14193
Cлайд 37
Вычисление с помощью ряда Тейлора Обратимся к рассмотрению произвольной функции f(х). Предположим, что для неё в точке x0 существуют производные всех порядков до n-го включительно. Тогда для функции f(х) можно записать ряд Тейлора:
Cлайд 38
Вычисление с помощью ряда Тейлора Программа REM "Вычисление пи" REM "Разложение в ряд Тейлора " INPUT n a = 1 FOR i = 1 TO n d = 1 / (i + 2) f = (-1) ^ i * d a = a + f NEXT i p = 4 * a PRINT "значение пи равно"; p END
Cлайд 39
Вычисление с помощью ряда Тейлора n 1000 2000 3000 4000 5000 6000 π 3.22941 3.22841 3.22809 3.22792 3.22782 3.22776 n 7000 8000 9000 10000 11000 12000 π 3.22771 3.22767 3.22765 3.22763 3.22761 3.22759
Cлайд 40
С праздником!
