那種辦法,受測量誤差的影響,計算圓周率的精度十分有限!
肯定有人覺得口說無憑,那我們就來推導一下,看看實際測量,然后計算圓周率的精度極限在哪!
游標卡尺是機械時代,長度測量中,精度最高的工具,一般游標卡尺的精度能到0.1mm,古代的卡尺應該達不到如此精度;再加上長距離的軟尺(或者繩),由于本身存在韌性,測量精度還會大大降低。
我們就假設,在一次測量中,絕對誤差ΔL=±1mm;然后利用誤差分析,看看絕對誤差和圓周率精度之間的關系!
推導過程:
以上證明指出:我們需要七位小數(shù)精度的圓周率,在半徑和周長的絕對誤差僅僅只有1mm,同時忽略半徑相對誤差的情況下,這個圓的半徑將達到10千米?。?!
對古人來說,這是不可能做到的事;就算現(xiàn)在的技術,也很難做到!
實際操作的極限
實際上,考慮古人測量工具的誤差,還有場地的限制,r取10米,ΔC取1cm時,圓周率的誤差:
Δπ=ΔC/r=0.0001;
也就是說:圓周率精確到小數(shù)點后面第三位,已經是這個辦法的理論極限了!古人用繩子繞定柱畫一個圓,然后測量直徑和周長,實際上也就精確到小數(shù)點后面第二位!
數(shù)值算法
要想得到更高的圓周率精度,只能依靠理論計算,比如:
(1)祖沖之利用割圓術,計算正多邊形(到24576邊),把圓周率精確到小數(shù)點后面第七位,這個計算量也是相當大的;
(2)牛頓-萊布尼茲發(fā)明微積分后,一大批圓周率的級數(shù)襲來,圓周率的理論計算容易很多,比如著名的梅欽公式:
利用梅欽公式進行人工計算,每加上一項,可以把十進制圓周率的精度推進一位,不到半個鐘頭,你就可以得到和祖沖之一樣的精度。