勾股定理·圓周率·無窮級數(shù)·微積分

勾股定理

勾股定理

圓形的概念的形成教馆,是人類認(rèn)知?dú)v史上的一大里程碑较沪。

圓周率

定義1

一個圓形的周長與直徑之比:

定義2

以圓形半徑為邊長作一正方形优俘,然後把圓形面積和此正方形面積比玫膀。

圓與外接正方形

定義3

滿足



的最小正實(shí)數(shù)封断。

y=sin(x)

這里的正弦函數(shù)定義為冪級數(shù)

百度百科:圓周率

Tamar Friedmann and Carl Hagen
18世紀(jì)沃利斯發(fā)現(xiàn)的經(jīng)典圓周率公式

隨著能量的增加斯辰,從變分解的極限公式里,哈根和弗里德曼找到了沃利斯的圓周率公式坡疼。

量子力學(xué)理論在20世紀(jì)初期誕生彬呻,而沃利斯圓周率公式已經(jīng)存在了數(shù)百年,但這兩者之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)直到今天才被發(fā)現(xiàn)。

代數(shù)

π是個無理數(shù)闸氮,即不可表達(dá)成兩個整數(shù)之比,是由瑞士科學(xué)家約翰·海因里希·蘭伯特于1761年證明的心铃。 1882年蟹地,林德曼(Ferdinand von Lindemann)更證明了π是超越數(shù),即π不可能是任何整系數(shù)多項(xiàng)式的根或悲。

圓周率的超越性否定了化圓為方這古老尺規(guī)作圖問題的可能性孙咪,因所有尺規(guī)作圖只能得出代數(shù)數(shù),而超越數(shù)不是代數(shù)數(shù)巡语。

數(shù)學(xué)分析

Leibniz定理:


Wallis公式

高斯積分

A graph of the Gaussian function

The colored region between the function and the x-axis has area √π.

高斯分布

斯特林公式

π的連分?jǐn)?shù)表示:


數(shù)論

兩個任意自然數(shù)是互質(zhì)概率

任取一個任意整數(shù)翎蹈,該整數(shù)沒有重復(fù)質(zhì)因子的概率為

一個任意整數(shù)平均可用


個方法寫成兩個完全數(shù)之和。

概率論

設(shè)我們有一個以平行且等距木紋鋪成的地板男公,隨意拋一支長度比木紋之間距離小的針杨蛋,求針和其中一條木紋相交的概率。這就是布豐投針問題理澎。1777 年逞力,布豐自己解決了這個問題——這個概率值是 1/π。

統(tǒng)計(jì)學(xué)

正態(tài)分布概率密度函數(shù)

圓的內(nèi)接正多邊形和外接正多邊形

π can be estimated by computing the perimeters of circumscribed and inscribed polygons.

古希臘大數(shù)學(xué)家阿基米德(公元前287–212 年) 開創(chuàng)了人類歷史上通過理論計(jì)算圓周率近似值的先河糠爬。阿基米德從單位圓出發(fā)寇荧,先用內(nèi)接正六邊形求出圓周率的下界為3,再用外接正六邊形并借助勾股定理求出圓周率的上界小于4执隧。接著揩抡,他對內(nèi)接正六邊形和外接正六邊形的邊數(shù)分別加倍,將它們分別變成內(nèi)接正12邊形和外接正12邊形镀琉,再借助勾股定理改進(jìn)圓周率的下界和上界峦嗤。他逐步對內(nèi)接正多邊形和外接正多邊形的邊數(shù)加倍,直到內(nèi)接正96邊形和外接正96邊形為止屋摔。最后烁设,他求出圓周率的下界和上界分別為223/71 和22/7, 并取它們的平均值3.141851 為圓周率的近似值钓试。阿基米德用到了迭代算法和兩側(cè)數(shù)值逼近的概念装黑,稱得上是“計(jì)算數(shù)學(xué)”的鼻祖。

公元263年弓熏,中國數(shù)學(xué)家劉徽用“割圓術(shù)”計(jì)算圓周率恋谭,他先從圓內(nèi)接正六邊形,逐次分割一直算到圓內(nèi)接正192邊形挽鞠。他說“割之彌細(xì)疚颊,所失彌少狈孔,割之又割,以至于不可割材义,則與圓周合體而無所失矣除抛。”母截,包含了求極限的思想到忽。劉徽給出π=3.141024的圓周率近似值,劉徽在得圓周率=3.14之后清寇,將這個數(shù)值和晉武庫中漢王莽時代制造的銅制體積度量衡標(biāo)準(zhǔn)嘉量斛的直徑和容積檢驗(yàn)喘漏,發(fā)現(xiàn)3.14這個數(shù)值還是偏小。于是繼續(xù)割圓到1536邊形华烟,求出3072邊形的面積翩迈,得到令自己滿意的圓周率

公元480年左右,南北朝時期的數(shù)學(xué)家祖沖之進(jìn)一步得出精確到小數(shù)點(diǎn)后7位的結(jié)果盔夜,給出不足近似值3.1415926和過剩近似值3.1415927负饲,還得到兩個近似分?jǐn)?shù)值,密率


和約率

歐拉公式

歐拉公式

[Euler's formula](https://en.m.wikipedia.org/wiki/Euler%27s_formula)

Euler's formula states that, for any [real number]

![](http://latex.codecogs.com/svg.latex?e^{ix}=\cos x+i\sin x)

![](http://latex.codecogs.com/svg.latex?e^{ix}=\cos x+i\sin x)

where e is the base of the natural logarithm, i is the imaginary unit, and cos and sin are the trigonometric functions cosine and sine respectively, with the argument x given in radians.

三角函數(shù)分析

微積分

使用微積分喂链,我們將圓象洋蔥一樣分為薄圓環(huán)返十,遞增地求出面積。


對“洋蔥”椭微,以 t 為半徑的無窮薄圓環(huán)洞坑,貢獻(xiàn)的面積是 2πt dt,周長的長度乘以其無窮小寬度蝇率。這樣對半徑為 r 的圓給出了一個初等積分:

宇宙運(yùn)行軌道

萬有引力定律

電磁場方程

相對論

相對論的場方程:

量子力學(xué)

海森堡不確定性原理

本文繪圖使用:http://zh.numberempire.com/graphingcalculator.php迟杂,在次感謝作者!

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