Największe odkrycie dotyczące liczby Pi to stwierdzenie, że jest stosunkiem obwodu okręgu do średnicy.
Można opisać to bardzo prostym wzorem:
\(\displaystyle{ \pi = O / d}\)
gdzie:
O - obwód
d - średnica.
Gdy średnica będzie wynosiła 1 jeden metr, to obwód można zmierzyć spokojnie przy pomocy najprostszych metod z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, wyniesie 3.14 metra.
Siedziałem nad zagadnieniem obliczania wartości liczby Pi i doszedłem do wniosku, że jeśli chodzi o większe przybliżenia to sprawa robi się niezwykle skomplikowana.
Przykładowe wzory:
Wyznaczenie liczby π przy użyciu wzoru Leibniz-a:
\(\displaystyle{ \pi=4\cdot\sum_{n=1}^{\infty }{\frac{\left(-1\right)^{n-1}}{2\cdot n-1}}=4\cdot\left(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}+\frac{1}{9}-…\right)}\)
Wzór pochodzi ze strony:
https://www.obliczeniowo.com.pl/16
Jest tam jeszcze kilka innych wzorów, ale nie mniej skomplikowanych. Niestety nie mam przekonania czy te metody są w ogóle słuszne.
Całkowicie odlotowa formuła jest opisana na samym wstępie w tym filmie
https://youtu.be/xowA7Z5aee0
To algorytm Chudnowskiego.
Dla mnie to mało zrozumiałe, zbyt zagmatwane i raczej pozbawione logiki.
Podjąłem próbę opracowania własnego wzoru na obliczanie wartości liczby Pi.
Oto do jakich wniosków doszedłem.
Moim zdaniem dokładniejszą wartość liczby Pi można obliczyć znacznie łatwiejszym sposobem od tych zaawansowanych, które pokazałem na początku i tylko trochę bardziej skomplikowanym niż \(\displaystyle{ \pi= O / d }\)
Kto interesuje się trochę tematyką złotej proporcji i starożytnych budowli, może natkął się na wzór wskazujący zależność pomiędzy liczbą Pi i Phi oraz Egipskim Kubitem oznaczanym czasem jako RC czyli Royal Cubit albo też jako CB czyli Cubit.
Mamy zatem wzór:
\(\displaystyle{ \pi = \Phi ^ 2 + RC}\).
RC (royal egyptian cubit) to \(\displaystyle{ \pi /6}\)
zatem mamy:
\(\displaystyle{ \pi = \Phi^2 + \pi/6}\)
stąd:
\(\displaystyle{ \pi – \pi/6 = \Phi^2}\)
i dalej:
\(\displaystyle{ 5\cdot \pi = 6\cdot\Phi^2}\)
zatem:
\(\displaystyle{ \pi = \frac{6 \cdot \Phi^2 }{ 5}.}\)
Wiemy, że dobre przybliżenie \(\displaystyle{ \Phi}\) uzyskamy dzieląc przez siebie jak największe wartości ciągu Fibonacciego. Wartości ciągu można obliczyć za pomocą formuły:
\(\displaystyle{ f(n)=f(n-2)+f(n-1)}\)
\(\displaystyle{ f(n)}\) – to liczba ciągu Fibonacciego
\(\displaystyle{ f(n-1)}\) – to poprzednia liczba ciągu Fibonacciego itd…
Pierwsze wyrazy ciągu Fibonacciego to:
\(\displaystyle{ 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55, 89, 144.}\)
Skorzystajmy z tego wzoru aby obliczyć Phi, więc:
\(\displaystyle{ \Phi = \frac{f(n) }{ f(n-1)}}\)
Podstawiam tą formułe do wzoru i mamy:
\(\displaystyle{ \pi = \frac{6 \cdot\left( \frac{f(n)}{ f(n-1)} \right) ^ 2 }{ 5}}\)
Mamy wzór, zróbmy więc pierwsze obliczenia.
Wiadomo, że podstawienie większych wartości ciągu Fibonacciego da nam bardziej dokładny wynik, ale spróbujmy najpierw z 144 i 89.
\(\displaystyle{ \pi = \frac{6 \cdot\left( \frac{144 }{ 89 }\right) ^ 2 }{ 5}}\)
\(\displaystyle{ \pi = 3.14142153768}\)
Trzy miejsca po przecinku niby się zgadzają.
A co gdy podstawimy do wzoru dużo większe wartości ciągu Fibonacciego?
Mógłby ktoś zrobić obliczenia na większych liczbach?
Ponieważ dobre przybliżenie wartości złotej liczby można obliczyć z wzoru:
\(\displaystyle{ \Phi = \frac{\sqrt5 + 1}{ 2}.}\)
To formułę do obliczania Pi można zapisac też jako:
\(\displaystyle{ \pi = 6 \cdot \frac{ \left( \frac{\sqrt5 + 1}{ 2} \right) ^ 2}{ 5}}\)
Co sądzicie o tej metodzie?