微積分史話 (第 2 頁) 曹亮吉
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.原載於科學月刊 .作者當時任教於台大數學系 •對外搜尋關鍵字 |
阿基米德的方法是由圓內接正六邊形出發,先計算其周長,做為圓周長的一個近似值,然後再由此周長計算內接正十二邊形的周長,做為圓周長更正確的近似值。如此邊數逐次倍增。則所得周長雖仍然小於圓周長,但卻愈接近圓周長。一般而言,單位圓內接正 n 邊形和正 2n 邊形兩者周長 Sn 和 S2n 之間,有一代數關係 ,如果前者已知,則後者亦可求。同時阿基米德又用外切正多邊形的周長從外方逼近圓周長。當內接及外切正多邊形的邊數為96時,阿基米德就得到他的圓周率估計值。阿基米德的方法源自所謂的「窮盡法」(method of exhaustion)。古希臘數學家尤多緒斯(Eudoxus,約 408∼355 B.C.)就有用已知的面積(或體積)逐漸窮盡某一面積(或體積)的想法,再輔以一些技巧而證明了「兩圓面積之比等於其半徑平方之比」,「兩球體積之比等於其半徑立方之比」,「圓錐的體積為同底等高圓柱體積的三分之一」等定理。 劉徽則用正多邊形的面積來逼近圓面積,當邊數增加到3072時就得到他的近似值。這種逼近方法原理雖然簡單,但計算時要不斷開平方,過程非常繁複。南北朝的祖沖之(429∼500)居然算到16384邊,而得知圓周率介於3.1415926與3.1415927之間。 這種圓面積的算法雖然繁複,但其逼近的原理卻發展成了積分學。(關於圓周率,可參考《科學月刊》第十卷第八、九、十期(1979)的「益智益囊集」或 Petr Beckmann 原著,姜家齊、朱建正、林聰源合譯的《π的故事》,凡異出版社。)
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編輯:楊佳芳 / 校對:楊佳芳 / 繪圖:張琇惠 | 最後修改日期:2/17/2002 |