ตั้งค่าการอ่าน

ค่าเริ่มต้น

  • เลื่อนอัตโนมัติ
    บทความคณิตศาสตร์

    ลำดับตอนที่ #25 : การค้นหาค่าของพาย(Pi)

    • เนื้อหาตอนนี้เปิดให้อ่าน
    • 936
      0
      10 เม.ย. 52

    อักษร อ่านว่า พาย (Pi) เป็นสัญลักษณ์ที่ William Jones (ค.ศ.1675 - 1749) นักคณิตศาสตร์ชาวเวลส์ได้เริ่มใช้เป็นคนแรกเพื่อบอกอัตราส่วนระหว่างความยาวเส้นรอบวงของวงกลมใดๆ กับความยาวเส้นผ่าศูนย์กลางของวงกลมนั้น ซึ่งวงกลมทุกวงจะมีอัตราส่วนดังกล่าวเท่ากันหมดคือ 3.1415926....

    ประวัติศาสตร์ได้จารึกไว้ว่า เมื่อประมาณ 4,000 ปีก่อนนี้ นักคณิตศาสตร์ชาวบาบิโลนรู้จักคำนวณค่า ได้ประมาณ 3.125 และนักคณิตศาสตร์ชาวอียิปต์ได้พบว่า วงกลมใดก็ตามที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางยาว 9 หน่วย จะมีพื้นที่เท่ากับสี่เหลี่ยมจัตุรัสที่มีด้านยาว 8 หน่วย นั่นคือ

    Archimedes นักคณิตศาสตร์ชาวกรีก ซึ่งเคยมีชีวิตอยู่เมื่อ 2,250 ปีก่อนได้แสดงวิธีหาค่า ในหนังสือ Measurement of a Circle โดยคำนวณพื้นที่ของรูปหลายเหลี่ยมด้านเท่าที่บรรจุในวงกลม และได้ค่า ว่าอยู่ระหว่าง 3.1408 กับ 3.1428 ในเวลาต่อมาอีกราว 400 ปี Ptolemy นักดาราศาสตร์ผู้มีชื่อเสียงพบว่า มีค่า และในราวคริสต์ศตวรรษที่ 5 Tsu-Chung-Chih ชาวจีนคำนวณค่า ได้ 3.1415926 ซึ่งนับว่าถูกต้องถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 7

    วงการคณิตศาสตร์ในสมัยโบราณถือกันว่าใครคำนวณค่า ซึ่งได้ทศนิยมละเอียดยิ่งมีความสามารถมาก L. Ceuben ชาวเนเธอร์แลนด์ คำนวณค่าได้จุดทศนิยมถึง 32 ตำแหน่ง และค่าที่เขาลำบากหามาได้นี้ ได้ถูกนำมาเรียงจารึกบนหลุมฝังศพของเขา เมื่อเขาสิ้นชีวิต

    ในปี พ.ศ.2320 Le Conte de Buffon พบว่าเขาสามารถหาค่า ได้จากการทดลองโยนเข็มเล่มหนึ่งอย่างไม่ตั้งใจลงบนพื้นซึ่งเส้นขนาน 2 เส้น หากเข็มที่เขาใช้มีความยาว L และระยะห่างระหว่างเส้นขนานเท่ากับ d โดยที่ L < d เขาพบว่าโอกาสที่เข็มจะพาดตัวตัดเส้นขนานเส้นหนึ่ง มีค่าเท่ากับ 2 ดังนั้นเวลาเขาโยนเข็ม N ครั้ง แล้วนับจำนวนครั้งที่เข็มพาดทับเส้นขนาน สมมติว่าได้เท่ากับ n ก็แสดงว่า นั่นคือ =

    กาลเวลาที่ผ่านไปได้ทำให้ความก้าวหน้าในการหาค่า ได้พัฒนาดียิ่งขึ้นๆ ตามลำดับ เมื่อ
    Newton และ Leibniz สร้างวิชา Calculus ขึ้นมา สูตรที่เขาใช้ในการหาค่า คือ


    แต่การหาค่า จากสูตรนี้ ต้องใช้เวลาในการหานานมาก เพราะเทอมแต่ละเทอมในอนุกรมลู่เข้าสู่ศูนย์ช้ามาก ในปี พ.ศ.2249 Machin จึงใช้สูตร


    คำนวณหาค่า ถูกถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 100 แต่สูตรนี้จะให้ค่า ผิดที่ทศนิยมตำแหน่งที่ 527

    Newton เองเคยใช้สูตร... หาค่า


    เขาคำนวณถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 15 ก็เลิกทำเพราะรู้สึกว่าเสียเวลาที่จะทำงานอื่น

    Euler นักคณิตศาสตร์ชาวสวิส ได้พบสูตรหาค่า อีกหลายสูตร เช่น


    และ


    แต่สูตรทั้งสองนี้ไม่มีประสิทธิภาพนักในการหาค่า




    เหตุผลหนึ่งที่นักคณิตศาสตร์ทุ่มเทคำนวณหาค่า คือต้องการจะดูว่าตัวเลขจำนวนร้อย จำนวนล้านตัว ที่เป็นทศนิยมตามหลังเลขจำนวนเต็ม 3 นั้น เริ่มซ้ำเมื่อไร หากตัวเลขมีซ้ำเป็นช่วงๆ นั่นหมายความว่า เราสามารถเขียน เป็นอัตราส่วนระหว่างเลขจำนวนเต็มสองจำนวนได้ทันที แต่ Legendre ก็ได้พิสูจน์ให้โลกประจักษ์แล้วว่า นั้นเป็นเลขอตรรกยะ

    เมื่อโลกก้าวเข้าสู่ยุคคอมพิวเตอร์ นักคณิตศาสตร์ก็เริ่มคำนวณหาค่า อีกโดยใช้คอมพิวเตอร์ช่วย ในปี พ.ศ.2453
    Ramanujan นักคณิตศาสตร์ชาวอินเดียได้พบสูตร


    ในปี พ.ศ.2528 Gosper ได้ใช้สูตรของ Ramanujan คำนวณค่า ถึง 17,526,200 ตำแหน่งทศนิยม แต่สูตรของ Ramanujan นี้มีจุดบกพร่องอยู่ที่ว่า หากต้องการคำนวณ ให้ละเอียดอีกเท่าตัว จะต้องมีการเพิ่มจำนวนเทอมให้มากขึ้นอีก 2 เท่าตัว

    ในปี พ.ศ.2537 D. และ G. Chudnosky แห่งมหาวิทยาลัย Columbia เป็นนักคณิตศาสตร์ที่ได้ทุ่มเทความพยายามในการหาค่า มาก เขาทั้งสองใช้สูตร


    หาค่า ได้ทศนิยม 4,055,000,000 ตำแหน่ง

    สถิติโลกในการหาค่า ปัจจุบันเป็นของ Y. Kamada แห่งมหาวิทยาลัย Tokyo ซึ่งคำนวณค่า ถึงทศนิยมตำแหน่งที่ 6,442,450,938

    เหตุใดคนเราจึงต้องคำนวณค่า ให้ได้ละเอียดถึงปานนั้น....

    เวลานักฟิสิกส์จะใช้ค่าหาความยาวเส้นรอบวงของทางช้างเผือก เขาใช้ ที่มีจุดทศนิยมเพียง 40 จุดก็เกินพอกับความต้องการแล้ว นักคณิตศาสตร์เวลาจะแก้สมการโดยใช้คอมพิวเตอร์เท่าที่ปรากฏเขาก็ใช้ค่า เพียง 1,000 จุดทศนิยมก็เพียงพอเช่นกัน

    คำตอบก็คือ....

    เมื่อเราคำนวณค่า ความละเอียดค่า ที่ได้ จะเป็นตัวทดสอบประสิทธิภาพการทำงานของคอมพิวเตอร์ได้ คอมพิวเตอร์เครื่องใดทำงานผิดพลาด จะให้ค่า ผิดทันที และคอมพิวเตอร์ใดคำนวณค่า ได้ทศนิยมถูกต้องถึง 1,000 ล้านตำแหน่ง แสดงว่าคอมพิวเตอร์เครื่องนั้นทำงานอย่างน้อย 1,000 ล้านจังหวะได้อย่างไม่ผิดพลาด hardware ของ Gray Supercomputer เครื่องแรกๆ ของโลกจึงเคยมีการพบว่า ทำงานผิดเมื่อใช้คำนวณค่า

    และนอกจากเหตุผลนี้แล้ว การวิจัยค่า ให้ละเอียดยังช่วยกระตุ้นนักคณิตศาสตร์ให้พยายามหาเทคนิคคำนวณที่ดียิ่งขึ้นๆ อีก

    ดังนั้น ความพยายามในการหาค่า ให้ละเอียดจึงชัดเจนว่าจะเป็นเรื่องความพยายามที่จำเป็นอย่างไม่รู้จบ....

    ติดตามเรื่องนี้
    เก็บเข้าคอลเล็กชัน

    นิยายที่ผู้อ่านนิยมอ่านต่อ ดูทั้งหมด

    loading
    กำลังโหลด...

    อีบุ๊ก ดูทั้งหมด

    loading
    กำลังโหลด...

    ความคิดเห็น

    ×