数学中的趣味和魅力三个主题(有关π的无穷的数学魅力和它的妙用)

生活 生活 更新时间: 2024-07-13 15:32:49

关于π的数学形式和定理有很多很多,但对耳熟能详的π你又真的了解多少呢?本篇我们就先来谈谈有关π的一些趣味数学原理,会让你耳目一新,眼前一亮的感觉。

首先我们按照前一篇《根号2,黄金比例数,自然常数e的连分数存在着惊人的数学周期性》中的把无理数写成连分数的方法,将π写成连分数的形式

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你会发现如果省去1下面的分母中加号右边部分,只保留左边的整数部分,这个π是收敛的如此之快,因为很显然,你用的分母越大,你能越来越近似原来的数。

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所以说:从连分数生产的部分分式数列是原数的最佳有理近似

第二种:大数学家欧拉从对三角函数连续求导,并带入0,就得到了sinx的级数形式

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这就是大家熟知的sinx麦克劳林级数形式

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但欧拉的工作还不寻找至于此,它继续从方程的根出发,寻找sinX的无穷表达式,这种方式读高中的伙伴们都很熟知的

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从最简单的开始首先如下是一个周期上的sinX函数图形,很明显有三个根:0,-π, π,

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根据高中所需的知识,有这三个根sinX很明显可以写成如下样式,但仅凭这三个根与sinX图形契合的不是很好,因为以这三个根的方程有很多,所以我们需要在前面加一个系数并做调整

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我们很容易得到这个系数C等于1/π^2(你知道怎么来的吗)

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整理下就得到:sinX在(-π, π)上的周期函数图形,如果你不信,可以试着动手检测下,它是不是与(-π, π)上的sinX函数图形吻合。

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但sinX的函数远不止在(-π, π)区间上,它可以无穷延伸,这就需要我么寻找更多的根来逼近sinX函数,继续下一个点: 2π, 2π,这两个点同样对应sinX的两个0点

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我们继续下去,增加更多的的0点,就得到sinX函数的无穷多个点的方程式

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函数图形就会更加逼近sinX的真实图形,

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最终我们得到

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你会发现最终sinX麦克劳林级数形式和根的无穷表达式之间是等价的。

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以上就是有关π的无穷魅力,

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