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円周率の計算の歴史

SEAARTの海子の隠れ家 雑学
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円周率の計算の歴史(小数点以下の桁数の推移)

円周率(π)は、古代から現在に至るまでさまざまな方法で計算されてきました。
以下に、各時代ごとの数学者と計算方法、そして小数点以下の桁数の推移を明示します。


1. 古代文明(小数点以下0〜2桁)

紀元前2000年頃(約4000年前)

  • バビロニア数学(メソポタミア)
    → π ≈ 3.125(小数点以下2桁)
    • バビロニア人は、円の周長を直径の3倍とし、精密な計算では 3 + 1/8 = 3.125 を採用。
  • 古代エジプト(リンド・パピルス, 紀元前1650年)
    → π ≈ 3.1605(小数点以下2桁)
    • 公式として、(169)2=3.1605\left(\frac{16}{9}\right)^2 = 3.1605(916​)2=3.1605 を使用。

2. 古代ギリシャ・ローマ時代(小数点以下3桁)

紀元前250年頃

  • アルキメデス(ギリシャ)
    → π ≈ 3.1408 < π < 3.1429(小数点以下3桁)
    • 内接・外接の正96角形を用いて近似値を求める。

紀元前150年頃

  • ヒッパルコス(ギリシャ)
    → π ≈ 3.1416(小数点以下4桁)
    • 三角法の基礎を築き、円周率の精度を向上。

3. 中世(小数点以下5桁)

5世紀

  • インドのアリヤバータ
    → π ≈ 3.1416(小数点以下4桁)
    • 6283220000=3.1416\frac{62832}{20000} = 3.14162000062832​=3.1416 を採用。

5〜6世紀

  • 中国の祖沖之(Zu Chongzhi, 429–500年)
    → π ≈ 3.1415926 < π < 3.1415927(小数点以下7桁)
    • 正24576角形を用い、分数表示 355113\frac{355}{113}113355​ で極めて精密に計算。

4. ルネサンス期(小数点以下9桁)

1596年

  • ルドルフ・ファン・コーレン(オランダ)
    → π ≈ 3.1415926535(小数点以下9桁)
    • 正2³¹角形(約21億角形)を用いて計算。

5. 17世紀(無限級数の発見, 小数点以下15桁)

1655年

  • ジョン・ウォリス(イギリス)
    • ウォリス積(無限積)を発見。
    • π=2×21×3×4×43×5×6×65×7×…\pi = \frac{2 \times 2}{1 \times 3} \times \frac{4 \times 4}{3 \times 5} \times \frac{6 \times 6}{5 \times 7} \times …π=1×32×2​×3×54×4​×5×76×6​×…

1668年

  • ジェームズ・グレゴリー(スコットランド)
    • マクローリン展開の原型 を発見。
    • tan⁡−1(x)\tan^{-1}(x)tan−1(x) の級数展開を利用。

1671年

  • ゴットフリート・ライプニッツ(ドイツ)
    • ライプニッツ級数 を発見:
    • π=4×(1−13+15−17+19−…)\pi = 4 \times \left(1 – \frac{1}{3} + \frac{1}{5} – \frac{1}{7} + \frac{1}{9} – … \right)π=4×(1−31​+51​−71​+91​−…)
    • 1000項計算しても 小数点以下2桁程度 の精度しか得られない。

1706年

  • ジョン・マチン(イギリス)
    → π ≈ 3.14159265358979(小数点以下15桁)
    • マチンの公式 を考案:
    • π=16tan⁡−1(15)−4tan⁡−1(1239)\pi = 16 \tan^{-1} \left(\frac{1}{5}\right) – 4 \tan^{-1} \left(\frac{1}{239}\right)π=16tan−1(51​)−4tan−1(2391​)
    • 100桁以上の計算が可能に。

6. 18〜19世紀(小数点以下200桁)

1761年

  • ヨハン・ランベルト(ドイツ)
    • πが無理数であることを証明。

1794年

  • アドリアン=マリ・ルジャンドル(フランス)
    • π²が無理数であることを証明。

1841年

  • ウィリアム・シャンクス(イギリス)
    → π ≈ 小数点以下707桁計算(ただし、527桁目以降が間違い)

7. 20世紀(小数点以下10万桁以上, コンピュータの登場)

1949年

  • ENIAC(世界初の電子計算機)小数点以下2037桁 まで計算。

1961年

  • IBM 7090100,000桁 まで計算。

1989年

  • スーパーカミオカンデ1,011,196桁 まで計算。

8. 21世紀(小数点以下兆桁へ)

2009年

  • スーパーカミオカンデ2兆7000億桁 まで計算。

2021年

  • スイスの研究者が 62兆8000億桁を計算。

    結論:円周率の計算の進化

円周率の計算は、古代から最新のスーパーコンピュータに至るまで進化を遂げ、小数点以下数兆桁まで求められるようになりました!

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