Vissza a főoldalra    Vissza a Tudományos érdekességek oldalra

A π meghatározása
(2015.06.07.)
 

Bevezetés
Számítási rekordok
További fejezetek


      Elég közismert, hogy a π (pí) egy olyan szám (3,14...), amelynek segítségével a kör kerületét és területét számíthatjuk ki. A π a kör kerületének és átmérőjének hányadosa (K/d). Tehát az egységnyi átmérőjű kör kerülete pontosan π. Nem árt megemlíteni, hogy az egységnyi sugarú kör területe is pontosan π.
      Bizonyára nagyon meglepődött az első ember, aki méregetés közben észrevette, hogy bármekkora kört is mérjünk le, a kerület mindig kb. háromszorosa az átmérőnek. (Ennél meglepőbb már csak az lehetne, ha ez az arány pontosan 3 volna.) A π egy természeti állandó, amely a bennünket körülvevő világ egyik fontos jellemzője. Feltenni a kérdést, hogy miért annyi a π amennyi, fel lehet ugyan, de a válaszra valószínűleg hiába várnánk.
      De mennyi is a π? A fennmaradt bizonyítékok szerint négyezer évvel ezelőtt az egyiptomiak a π = 4(8/9)2 = 3,1605, ugyanekkor a babiloniak a π = 3+1/8 = 3,125 értéket használták. Arkhimédész (i.e.287? – 212) kifejlesztett egy módszert a π tetszőleges pontosságú kiszámítására, amely esetében a pontosság a befektetett számítási munkával arányos. (Talán ennek köszönhető, hogy a π betű - a görög kerület szó első betűje - lett ennek a nevezetes számnak a jele.) Az arab kultúra egyik híres matematikusa, Al-Kashi 1430 körül már megadta a π-t 17 jegy pontossággal. Arkhimédész módszerével 1596-ban Ludolph van Ceulen kiszámította a π értékét 20 számjegynyi, majd később 36 számjegynyi pontossággal. Ezért régebben a π-t elterjedten Ludolph-féle számnak nevezték.
      Kiszámítható-e a π teljes pontossággal? 1882-ben Lindemann kimutatta, hogy a π transzcendens (megismerhetetlen) szám, végtelen tizedes tört és semmilyen matematikai módszerrel nem állítható elő. A Sharp EL-531H típusú tudományos zsebszámológép például a π = 3,141 592 653 6 értékkel, a Windows 98 ME számológépe a π = 3,141 592 653 589 793 238 462 643 383 279 502 884 197 169 399 3 értékkel számol. Az utóbbi már bőven elegendőnek látszik bármilyen számításhoz.
      Miért is kellene ennél pontosabban kiszámítani a π-t? Talán szakmai önérzetből? Kíhívást jelenthet a legpontosabb π meghatározás érdeme, vagy egy még pontosabb számításra képes számítógép program megírása? Vagy van egyéb ok is? A
következő fejezetek választ adnak ezekre a kérdésekre is.


      A következő táblázatok a leghíresebb számítási eredményeket mutatják be.

Számológép nélkül
Tudós Dátum Pontosság
[tizedesjegy]
Érték
Rhind-tekercs i.e.2000 1 4(8/9)2 = 3,1605
Arkhimédész i.e.250 3 3,1418
Vitruvius i.e.20 1 3,125 = 25/8
Chang Hong 130 1 3,1623 = 101/2
Ptolemaiosz 150 3 3,14166
Wang Fan 250 1 3,155555 = 142/45
Liu Hui 263 5 3,14159
Zu Chongzhi 480 6 3,14159292 = 355/113
Aryabhata 499 4 3,1416 = 62832/20000
Brahmagupta 640 1 3,1622 = 101/2
Al-Khwarizmi 800 4 3,1416
Fibonacci 1220 3 3,141818
Madhava 1400 10 3,14159265359
Al-Kashi 1430 14 3,14159265358979
Otho 1573 6 3,1415929
Viete 1593 9 3,1415926536
Romanus 1593 15 3,141592653589793
Van Ceulen 1596 20 -
Van Ceulen 1596 35 -
Newton 1665 16 3,1415926535897932
Sharp 1699 71 -
Seki Kowa 1700 10 -
Kamata 1703 25 -
Machin 1706 100 -
De Lagny 1719 127 csak 112 helyes
Takebe 1723 41 -
Matsunaga 1739 50 -
von Vega 1794 140 csak 136 helyes
Rutherford 1824 208 csak 152 helyes
Strassnitzky, Dase 1844 200 -
Clausen 1847 248 -
Lehmann 1853 261 -
Rutherford 1853 440 -
Shanks 1847 707 csak 527 helyes
Ferguson 1946 620 -

Vissza az oldal elejére

Számoló- és számítógéppel
Tudós Dátum Pontosság
[tizedesjegy]
Számítógép
Ferguson 1947 710 asztali számológép
Ferguson, Wrench 1947 808 asztali számológép
Smith, Wrench 1949 1 120 asztali számológép
Reitwiesner 1949 2 037 ENIAC
Nicholson, Jeenel 1954 3 092 NORAC
Felton 1957 7 480 PEGASUS
Genuys 1958 10 000 IBM 704
Felton 1958 10 021 PEGASUS
Guilloud 1959 16 167 IBM 704
Shanks, Wrench 1961 100 265 IBM 7090
Guilloud, Filliatre 1966 250 000 IBM 7030
Guilloud, Dichampt 1967 500 000 CDC 6600
Guilloud, Bouyer 1973 1 001 250 CDC 7600
Miyoshi, Kanada 1981 2 000 036 FACOM M-200
Guilloud 1982 2 000 050 -
Tamura 1982 2 097 144 MELCOM 900II
Tamura, Kanada 1982 4 194 288 HITACHI M-280H
Tamura, Kanada 1982 8 388 576 HITACHI M-280H
Kanada, Yoshino, Tamura 1982 16 777 206 HITACHI M-280H
Ushiro, Kanada 1983 10 113 395 HITACHI S-810/20
Gosper 1985 17 526 200 SYMBOLICS 3670
Bailey 1986 29 360 111 CRAY-2
Kanada, Tamura 1986 33 554 414 HITACHI S-810/20
Kanada, Tamura 1986 67 108 839 HITACHI S-810/20
Kanada, Tamura, Kubo 1987 134 217 700 NEC SX-2
Kanada, Tamura 1988 201 326 551 HITACHI S-820/80
Chudnovsky testvérek 1989 480 000 000 CRAY-2, IBM 3090-VF
Chudnovsky testvérek 1989 525 229 270 CRAY-2, IBM 3090-VF
Kanada, Tamura 1989 536 870 898 -
Chudnovsky testvérek 1989 1 011 196 691 CRAY-2, IBM 3090-VF
Kanada, Tamura 1989 1 073 741 799 -
Chudnovsky testvérek 1989 1 130 160 664 CRAY-2, IBM 3090-VF
Chudnovsky testvérek 1991 2 260 321 336 m-zero
Chudnovsky testvérek 1994 4 044 000 000 -
Kanada, Tamura 1995 3 221 225 466 -
Kanada 1995 4 294 967 286 -
Kanada 1995 6 442 450 938 -
Kanada, Takahashi 1997 51 539 600 000 HITACHI SR2201
Kanada, Takahashi, Ushiro 1999 206 158 430 000 HITACHI SR8000
Kanada és társai 2002 1 241 177 300 000 HITACHI SR8000
Takahashi és társai 2009 2 576 980 377 524 T2K
Bellard 2009 2 699 999 990 000 Intel Core i7 személyi számítógép
Kondo 2010 5 000 000 000 000 Dual Intel Xeon személyi számítógép
Kondo 2011 10 000 000 000 050 Dual Intel Xeon X5680 személyi számítógép
Kondo 2013 12 100 000 000 050 Dual Intel Xeon E5-2690 személyi számítógép
"houkouonchi" (publikációs álnév) 2014 13 300 000 000 000 Dual Intel Xeon E5-4650L személyi számítógép

A π első 10 000 számjegye.

      1996-ban Bailey, Borwein és Plouffe egy olyan számítási algoritmust mutatott be, amelynek segítségével kiszámítható a π tetszőleges számjegye (16-os számrendszerben) az előző számjegyek ismerete nélkül. 1997-re Plouffe megoldotta ugyanezt tizes számrendszerben is.
      A π eddig kiszámított egymás után következő számjegyei között előfordul néhány érdekes részlet: többször is a 01234567890 és a 09876543210; egyszer a 314159265358; egyszer a 271828182845, ami az e természeti állandó; egyszer az 111111111111; egyszer a 666666666666; egyszer a 777777777777; egyszer a 888888888888; egyszer a 999999999999.

Vissza az oldal elejére

      Carl Sagan Kapcsolat című regényének végén olvashatunk egy kitalált példát a π értékének nagyon-nagyon pontos kiszámítására. Itt az okos rádiócsillagász lány keresi létezésünk, sőt világunk létezésének okait. A π kutatásával próbálkozik és igen meglepő eredményre jut, ami a regényből készült látványos filmből sajnos kimaradt.

Kép a filmből


További fejezetek

A π kiszámítása

Arkhimédész módszere (2002.02.20.)
Téglányösszegek módszere (2002.02.20.)
A Leibniz-sorozat (2007.05.14.)

 

A π kiszámításának története

R. Preston: A π hegyláncai (A Chudnovsky-testvérek története 1992-ig) (2007.03.10.)

 

π linkek

Yasumasa Kanada japán kutató honlapja
Fabrice Bellard honlapja

 


  Tudomány és Technika (test@t-es-t.hu)

Vissza az oldal elejére

Vissza a főoldalra    Vissza a Tudományos érdekességek oldalra