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私はPiです:円の円周と直径の比に関する考察

毎年、Pi Dayのお祝い(3月14日は3.14)が野心的になります。 数学教師は、計算する無限の機会(3.14159265358989など)のためにPiを祝うためにユニークな教室活動を夢見ています。今週議会はそれを公式にしました。 明日はナショナルパイデーです。

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私はこの瞬間に個人的に楽しむことができます。 私はこの言葉と長い間付き合っています。ベス・パイが生まれて洗礼を受けました(リーバーマンは後に結婚指輪を持って来ました)。 校庭の遊び場は、私をin辱するいじめっ子でいっぱいでした(Py Face、Cow Pie)。

しかし、私は自分の名前のギリシャ語の形で尊厳を見つけました。 私は円周の直径に対する円周の比率です。

ここでスミソニアンで電話を拾い、私はPiについて、そしてそれがどのように国内のコレクションに表されているかについてもっと調べるために着手した。 国立アメリカ歴史博物館の数学の学芸員であるペギー・キッドウェルは、私に最初に案内してくれた案内人に親切に申し出てくれました。番号Piの無限の数字のチェーンの最初を思い出すユニークなニーモニックです。 このフレーズの各単語の文字数を数えるだけで、良いスタートが切れます。

量子力学 (3.14159265358989)を含む重い章の後、 How(3) I(1) want(4) a(1) drink(5)、alcoholic(9)of(2 ...など) コース 。」 (今、それはカクテルパーティーの飼料です。)

しかし、靴下を脱ぎ捨てるという事実があります。 幼少時代から、ハロルドとパープルクレヨン、そのクレヨンが彼に世界と物語を描いた巡回的な少年を覚えていますか? その独創的な童話の著者であるクロケット・ジョンソンは、1966年から1975年の間にPi(上記)を代表する一連の絵を描きました。 ジョンソンの絵画の多くはアメリカの歴史のコレクションにあります。今日美術館に行くと、科学技術ギャラリーで他の数学的工芸品を見つけることができます。

Pi Dayの詳細については、同行のブログであるSurprising Scienceを明日、実際の休日にチェックしてください。

ジョンソンは彼の研究を説明するために、この論文を提供します。これについては投稿したいと思いますが、ジャンプの後で説明をキドウェルに任せます。

2008-14569-300x195.jpg (国立アメリカ歴史博物館提供の画像)

「このシリーズの#52の押された油絵は、クロケットジョンソンのオリジナルの構造の1つを示しています。彼は1968年にこの作品を実行しました。彼はこの構造を誇りに思い、ジョンソンの最初の数学的研究の一部であり、1970年初頭に数学ガゼットに掲載されました。絵画に関する図がそこに掲載されました。

「円を正方形にする」ためには、直線エッジ(マークのない定規)とコンパスのみを使用して、与えられた円の面積に等しい面積を持つ正方形を作成する必要があります。 これはユークリッドの時代からの古代の問題です。 1880年、ドイツの数学者フェルディナンド・フォン・リンダーマンは、piが超越数であり、ユークリッド幾何学の制約の下で円を二乗することは不可能であることを証明しました。 この証明は複雑で理解しにくいため、円を二乗する問題は、クロケットジョンソンのようなアマチュア数学者を引き付け続けました。 最終的に彼は円を直線のエッジとコンパスで二乗できないことを理解したが、おおよその二乗を構築することができた。

構造は、半径1の円から始まります。 この円で、クロケットジョンソンは正方形を刻みました。 したがって、図では、AO = OB = 1およびOC = BC =√2/ 2です。AC= AO + OC = 1 +√(2)/ 2およびAB =√(AC ^ 2 + BC ^ 2)=√ (2 +√(2))。 アーティストはNをOTの中間点とし、ACと並行してKNを構築しました。 したがって、KはABの中間点であり、KN = AO-(AC)/ 2 =(2-√2)/ 4です。次に、PをOGの中間点とし、XでAOと交差するKPを描画しました。次に、NP = NO + OP =(√2)/ 4 +(1/2)を計算しました。 三角形POXは三角形PNKに似ているため、XO / OP = KN / NPです。 この等式から、XO =(3-2√(2))/ 2になります。 また、AX = AO-XO =(2√(2)-1)/ 2およびXC = XO + OC =(3-√(2))/ 2です。 クロケットジョンソンは、ABと平行なXYを構築することにより、近似を続けました。 三角形XYCは三角形ABCに類似しているため、XY / XC = AB / ACであることが明らかです。 これは、XY = / 2であることを意味します。 最後に、彼はXZ = XYを構築し、AZ = AX + XZ = / 2を計算しました。これはほぼ1.772435に相当します。 クロケット・ジョンソンは、piの平方根が1.772454にほぼ等しいことを知っていたため、AZはroot(pi)-0.000019にほぼ等しくなります。 この値を知って、彼は各辺がAZに等しい正方形を作りました。 この正方形の面積は、AZの2乗、つまり3.1415258です。 これは、円の面積と0.0001未満だけ異なります。 したがって、クロケット・ジョンソンは円をほぼ二乗しました。

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