|
алатиДруги језици
|
ПиПи или π је математичка константа, данас широко примењивана у математици и физици. Њена приближна вредност је 3,14159[1] а дефинише се као однос обима и пречника круга или као однос површина круга и квадрата над његовим полупречником[1]. Пи је такође познато и као Архимедова константа[2] (не треба га мешати са Архимедовим бројем) или Лудолфов број[3]. У пракси се бележи малим грчким словом π а у српском језику је правилно писати и пи. Нумеричка вредност пи заокругљена на 64 децимална места је:
[уреди] Особине[уреди] ДефиницијаПостоји више еквивалентних дефиниција броја пи:
[уреди] Ирационалност, трансцендентност и последицеПи је ирационалан број[7] то јест, не може се представити као однос два цела броја. То значи да се број пи представља бесконачним низом цифара, и то тако да нема периодичности. Ову његову особину је доказао Јохан Хајнрих Ламберт 1761. године[1] Више од тога, пи је и трансцендентан број, што је доказао Фердинанд фон Линдеман 1882. године[8]. Ово значи да не постоји полином са рационалним коефицијентима чији би корен био број пи. Важна последица трансцедентности овог броја је чињеница да га није могуће изразити коришћењем коначног броја целих бројева уз четири основне рачунске операције (сабирање, одузимање, множење и дељење) и кореновања тј. број није конструктибилан. Ово је такође доказ да није могуће извршити квадратуру круга тј. немогуће је лењиром и шестаром конструисати квадрат чија би површина била једнака површини датог круга.[9] Разлог је тај да су, полазећи од јединичног круга и тачке (1,0) на њему, координате свих тачака које се могу конструисати коришћењем лењира и шестара конструктибилни бројеви. [уреди] Формуле са пи[уреди] ГеометријаПи се појављује у формулама које се тичу геометријских слика и тела које садрже облик круга или елипсе. У њих спадају ваљак, купа и лопта.
Такође, угао од 180 степени износи π радијана. [уреди] АнализаУ математичкој анализи се број пи изражава и користи на доста различитих начина. Од облика бесконачних редова и производа до интеграла и специјалних функција.
[уреди] Комплексна анализа
[уреди] Верижни разломакπ има пуно представљања у облику верижних разломака, као што је на пример: [уреди] Теорија бројеваНеки резултати из теорије бројева:
Овде, „вероватноћа“, „просек“ и „насумичан“ су узети у смислу граничне вредности; тј. посматра се вероватноћа одговарајућег догађаја у скупу бројева {1,2,...N}, а затим узима гранична вредност те вероватноће када [уреди] Динамички системи/Ергодичка теоријаУ теорији динамичких система (види такође ергодичка теорија), за скоро свако реално x0 у интервалу [0,1], где су xi итериране вредности логистичког пресликавања за r = 4. [уреди] ФизикаУ физици, појава броја π у формулама је најчешће ствар договора и нормализације. На пример, коришћењем упрошћене Планкове константе [уреди] Вероватноћа и статистикаУ вероватноћи и статистици постоји пуно расподела, чији аналитички изрази садрже π, укључујући:
Треба приметити да се, како је Занимљива емпиријска апроксимација броја π заснована је на проблему Буфонове игле. Посматрајмо експеримент у којем се игла дужине L баца на раван на којој су означене две паралелне праве на међусобном растојању S (где је S>L). Ако се игла на случајан начин баци велики број (n) пута, од којих се x пута заустави тако да сече једну од правих, онда приближну вредност броја π можемо добити коришћењем формуле [уреди] ИсторијаСимбол „π“ за Архимедову константу је први пут увео 1706. године математичар Вилијам Џоунс када је објавио „Нови увод у математику“ (енгл. A New Introduction to Mathematics), мада је исти симбол још раније коришћен да назначи обим круга. Ова ознака постала је стандардна након што ју је усвојио Леонард Ојлер. У оба случаја, π је прво слово речи περιμετρος (периметрос), што значи „мерити около“ на грчком језику. Ево кратке хронологије броја π:
[уреди] Нумеричке апроксимације броја πЗбог трансцедентне природе броја π, не постоје прикладни затворени изрази за π. Стога, нумеричка израчунавања морају користити приближне вредности (апроксимације) броја. За пуно потреба, 3,14 или 22/7 је довољно близу, иако инжењери често користе 3,1416 или 3,14159 (5, односно 6 значајних цифара) ради веће прецизности. Апроксимације 22/7 и 355/113, са 3 и 7 значајних цифара, се добијају из једноставног развоја π у верижни разломак. Поред тога, следећа нумеричка формула даје апроксимацију π са 9 исправних цифара:
Египатски писар по имену Ахмес је извор најстаријег познатог текста који даје приближну вредност броја π. Рајндов папирус датира из египатског другог средњег периода—мада Ахмес тврди да је преписивао папирус из Средњег краљевства—и описује вредност тако да је добијени резултат заправо 256 подељено са 81, тј. 3,160. Кинески математичар Лиу Хуи је израчунао π до 3,141014 (тачно до 3 децимална места) 263. године и предложио да је 3,14 добра апроксимација. Индијски математичар и астроном Арјабхата дао је прецизну апроксимацију за π. Он је написао: „Додај четири на сто, помножи са осам, а онда додај шездесет и две хиљаде. Резултат је приближно једнак обиму круга пречника двадесет хиљада. Овим правилом дат је однос између обима и пречника.“ Другим речима, (4+100)×8 + 62.000 је обим круга пречника 20.000. Ово даје вредност π = 62.832/20.000 = 3,1416, тачну када се заокругли на 4 децимална места. Кинески математичар и астроном Зу Чонгжи је израчунао π до 3,1415926–3,1415927, и дао две апроксимације: 355/113 и 22/7 (у 5. веку). Ирански математичар и астроном Гијат ад-дин Џамшид Кашани (1350–1439) је израчунао π до 9 цифара у бројном систему са основом 60, што је еквивалентно са 16 децималних места као:
Немачки математичар Лудолф ван Цојлен (око 1600) је израчунао првих 35 децимала. Био је тако поносан на своје достигнуће да их је дао урезати у свој надгробни споменик. Словеначки математичар Јуриј Вега је 1789. израчунао првих 140 децимала, од којих је првих 137 било тачно и држао је светски рекорд 52 године—све до 1841—када је Вилијам Радерфорд израчунао 208 децималних места, од којих су прва 152 била тачна. Вега је побољшао формулу Џона Мејчина из 1706; његов метод се спомиње и данас. Ниједна од горе датих формула не може да послужи као ефикасни начин налажења приближних вредности броја π. За брза израчунавања, могу се користити формуле попут Мејчинове: заједно са Тејлоровим развојем функције arctanx. Ова формула се најлакше проверава коришћењем поларних координата комплексних бројева, кренувши од: Формуле ове врсте су познате као формуле сличне Мејчиновој. Екстремно дугачки децимални развоји броја π се по правилу рачунају Гаус-Лежандровим алгоритмом и Борвајновим алгоритмом; Саламен-Брентов алгоритам који потиче из 1976. године је такође коришћен у прошлости. Првих милион цифара бројева π и 1/π су доступни на Пројекту Гутенберг (види спољне везе доле). Тренутни рекорд (децембар 2002) има 1.241.100.000.000 цифара, које су израчунате у септембру исте године на 64-чворном Хитачи суперрачунару са једним терабајтом радне меморије, који врши 2 билиона операција у секунди, скоро дупло више од рачунара коришћеног за претходни рекорд (206 милијарди цифара). Коришћене су следеће формуле сличне Мејчиновој:
Ове приближне вредности имају толико пуно цифара да више немају никаквог практичног значаја, изузев за тестирање нових суперрачунара и (очигледно) за установљавање нових рекорда у израчунавању броја π. 1996. године Дејвид Х. Бејли је, заједно са Питером Борвајном и Сајмоном Плуфеом, открио нову формулу за π у облику збира бесконачног реда: Ова формула омогућава да се лако израчуна k-та бинарна или хексадецимална цифра броја π без потребе за рачунањем претходних k − 1 цифара. Бејлијева веб-страна садржи извођење ове формуле, као и њену имплементацију у разним програмским језицима. Пројекат „ПиХекс“ је израчунао билијардити бит броја π (који је, узгред, 0)[10]. Остале формуле које су до сада коришћене за израчунавање приближних вредности π укључују:
На рачунарима са оперативним системом Мајкрософт виндоуз, програм ПиФаст може се користити за брзо израчунавање великог броја цифара. Највећи број цифара броја π израчунат на кућном рачунару је 25.000.000.000, за које је ПиФаст-у требало 17 дана. [уреди] Отворена питањаОтворено питање о овом броју које највише притиска јесте да ли је π нормалан број — да ли се ма који блок цифара јавља у његовом децималном развоју управо онолико често колико би се статистички могло очекивати ако би се цифре производиле потпуно „насумично“. Ово мора да буде тачно у било којој основи, а не само у декадном систему (основи 10). Тренутно знање у овом смеру је веома оскудно; на пример, не зна се чак ни које се од цифара (0-9) појављују бесконачно често у децималном развоју овог броја. Бејли и Крендал су показали 2000. године да постојање горепоменуте формуле Бејли-Борвајн-Плуфе и сличних формула повлачи да се тврђење о нормалности броја π и разних других константи у основи 2 може свести на извесну разумну претпоставку у Теорији хаоса. За појединости, погледати горенаведени Бејлијев сајт. Такође није познато да ли су π и e алгебарски независни, тј. да ли постоји нетривијална полиномска релација између ова два броја са рационалним коефицијентима. Џон Харисон (1693-1776) је створио музички систем изведен из π. Овај Луси тјунинг систем, (због јединствених математичких особина броја π) може да ослика све музичке интервале, хармоније и хармонике. Ово сугерише да би се коришћењем π могао добити прецизнији модел за анализу како музичких, тако и других хармоника у вибрирајућим системима. [уреди] Природа броја πУ хиперболичкој геометрији, збир углова троугла може да буде мањи или већи од π радијана, а однос обима круга и његовог пречника може се такође разликовати од π. Ово не мења његову дефиницију, али утиче на многе формуле где се π појављује. Па тако, посебно, облик универзума не утиче на π; π није физичка него математичка константа, дефинисана независно од ма каквих физичких мерења. Разлог зашто се π појављује тако често у физици је једноставно зато што је подесан у многим физичким моделима. Посматрајмо, као пример, Кулонов закон:
Овде, [уреди] Спомињања у фикцији
[уреди] π култураПостоји цело поље шаљивог, али и озбиљног изучавања које укључује коришћење мнемоника за лакше памћење цифара π и зове се пифилологија. Погледајте Пи мнемонике за примере на енглеском језику. 14. март (3/14 према стандарду који важи у САД) је „Дан броја пи“ (енгл. Pi Day) којег просавља велики број љубитеља овог броја. 22. јула, прославља се Дан апроксимације броја пи (22/7 је популарна апроксимација). Штавише, многи људи говоре и о „пи сатима“ (3:14:15 је мало мање од једног пи сата; 3:08:30 би било најближе броју π сата после поднева или поноћи у целим секундама). Још један пример математичке игре је следећа апроксимација π: Узмите број 1234, замените места првим двема и последњим двама цифрама, тако да број постаје 2143. Поделите тај број са „два–два“ (22, па је 2143/22 = 97,40909...). Извадите 2×2-ти корен (четврти корен) овог броја. Коначан резултат је изузетно близу π: 3,14159265. [уреди] Види још
[уреди] Референце
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||