Решён
В чём смысл числа Пи - почему оно иррациональное и зачем нам столько знаков?

Алексей Смирнов Математика
14.1k
8

Понимаю что Пи = 3.14159... и что это отношение длины окружности к диаметру. Но не понимаю глубже.

Почему оно иррациональное, то есть его нельзя записать точной дробью? Это физическое свойство пространства или математический артефакт? И зачем вычислять его до триллионов знаков, если для любой инженерной задачи хватает 15-20?

Решение
154
Эксперт • 1 ответ

Три разных вопроса, отвечу по порядку.

Почему иррациональное. Это было доказано Ламбертом в 1768 году. Иррациональность - не физическое свойство пространства, а математический факт о природе этого числа. Грубо говоря: если бы Пи было рациональным (то есть равным p/q для каких то целых p и q), это противоречило бы фундаментальным свойствам тригонометрических функций. Доказательство не самое простое, но оно строгое.

Это свойство пространства или математики. Хороший вопрос. Пи возникает в евклидовой геометрии, которая является идеализацией. В искривленном пространстве (например, на поверхности сферы) отношение длины окружности к диаметру не равно Пи и зависит от радиуса. Так что в каком то смысле Пи - это характеристика плоского пространства, а не абсолютный физический закон.

Зачем вычислять триллионы знаков. Три причины:

Первая: проверка алгоритмов и суперкомпьютеров. Вычисление Пи до рекордного числа знаков - это стандартный бенчмарк для проверки аппаратуры и математических библиотек. Ошибка в процессоре проявится на миллиардном знаке.

Вторая: исследование случайности цифр. Математики проверяют, является ли Пи "нормальным числом" - то есть встречаются ли все цифры с одинаковой частотой. Пока доказать это не удалось.

Третья: просто потому что можем. Это человеческое. Рекорды ставятся не потому что нужно, а потому что это задача с ясным критерием победы.

Аватар Алексей Смирнов

Про искривленное пространство и Пи не Пи - это буквально взрыв мозга. Спасибо, такого угла я не ожидал.

77
Участник • 3 ответа

Добавлю про инженерные задачи. NASA использует 15 знаков Пи для расчетов межпланетных траекторий. 15 знаков дает погрешность размером с атом на расстоянии в несколько километров. Для любой физической задачи больше не нужно в принципе, потому что точность исходных данных никогда не дотянется до такой точности Пи.

91
Эксперт • 1 ответ

Иррациональность Пи - частный случай более общего факта. Пи не просто иррациональное, оно трансцендентное (доказал Линдеман в 1882). Это значит что Пи не является корнем никакого многочлена с рациональными коэффициентами. Из этого, кстати, следует невозможность квадратуры круга с помощью циркуля и линейки - задачи, которую пытались решить две тысячи лет.

Аватар Алексей Смирнов

Квадратура круга! Вот откуда эта фраза. Никогда не знал что это буквально математическая задача, думал просто оборот речи.

62
Участник • 2 ответа

Меня всегда завораживало что Пи вылезает в совершенно неожиданных местах. Формула Эйлера, нормальное распределение в статистике, задача Бюффона с иголкой (бросаешь иголку на паркет и считаешь пересечения - получаешь Пи). Это не случайность и не совпадение - Пи фундаментально связано с понятием периодичности и непрерывности, которые пронизывают всю математику.

44
Эксперт • 1 ответ

Если хочется прочувствовать иррациональность через руки - попробуй написать программу которая считает Пи методом Монте-Карло. Кидаешь случайные точки в квадрат, смотришь сколько попало в вписанный круг, из пропорции выводишь Пи. Работает. Медленно сходится, но работает. После этого иррациональность перестает быть абстракцией.

37
Участник • 13 ответов

Зачем триллионы знаков? Ну, рекорд 2024 года - 202 триллиона знаков, считали несколько месяцев на облачном железе. Практической пользы ноль. Но это как спросить зачем люди бегут марафон - затем что могут и затем что есть финишная черта.

18
Эксперт • 1 ответ

В школе учитель математики говорил что достаточно помнить 3.14 и не выпендриваться. Спустя 20 лет думаю он был прав для большинства задач жизни.

3
Эксперт • 2 ответа

ну вот тут написали что пи не является корнем многочлена с рациональными коэффицентами... а 22/7 это же почти пи и это дробь рациональная, как так то, я запутался немного

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.