01.14 祖冲之数学界的祖师爷,他究竟有多厉害?

说起圆周率,你们一定会想到南北朝时期杰出的数学家、天文学家祖冲之。但你们也许会问,提到祖冲之,说说他的数学家身份也就罢了,还提起天文学家这个头衔干啥?你们这样问就对了,因为祖冲之研究圆周率与此紧密相关——他正是为了研究天文才深入计算圆周率的。

祖冲之数学界的祖师爷,他究竟有多厉害?

公元265年,豪族司马氏建立了晋朝,史称西晋。几十年以后,鲜卑等西北地区的少数民族进入黄河流域,晋王朝迁都南京,史称东晋。公元386年,鲜卑族统治者在黄河以北建立了北魏王朝。公元420年,刘裕代东晋建立刘宋,从此,中国进入了南北朝时期。这是中国历史上的一段大分裂时期,也是中国历史上的一段民族大融合时期。

祖冲之数学界的祖师爷,他究竟有多厉害?

祖冲之就是在这样的大环境下出生的,和赵爽、刘徽不同,祖冲之生在官宦人家,虽然不是什么有名的门阀士族,但也算得上是标准的中产阶级,所以历史文献对于祖冲之的记载,要比其他的数学家相对多一些。

在我国历史上第一个不用3作圆周率的是新莽时期的刘歆,他采用的圆周率的值是3.1547,这比以前的计算结果当然要精确一些了。到了东汉,科学家张衡曾用3.1622和92/29来作圆周率的值。到了三国末期,对圆周率的研究进入了一个新的阶段,数学家刘徽在研究容器的容积和注解《九章算术》的基础上创造了用割圆术来计算圆周率数值的科学方法。割圆术的发明,是我国数学史上的一大成就,用这种方法得出的圆周率的数值是3.141024,但实际计算的时候人们往往用3.14这个数值。刘徽又把π=3.14用几何法化为157/50,后人把π=157/50称作"徽率"。

祖冲之数学界的祖师爷,他究竟有多厉害?

后来祖冲之算出圆周率π的真值在3.1415926和3.1415927之间,相当于精确到小数第7位。并且还按照当时计算都用分数的习惯,给出了圆周率π的两个分数形式:一个是355/113,约等于3.1415927,这一个数比较精密,所以祖冲之称它为"密率"。另一个是22/7,约等于3.14,这一个数比较粗疏,所以祖冲之称它为"约率"。

祖冲之对圆周率数值的精确推算值,对于中国乃至世界都是一个重大贡献,后人将"约率"用他的名字命名为"祖冲之圆周率",简称"祖率"。他算出的圆周率直到现在还在沿用,可见他的厉害之处。


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