Μια από τις πιο ευρέως χρησιμοποιούμενες σταθερές σε όλα τα μαθηματικά είναι ο αριθμός pi, ο οποίος δηλώνεται από το ελληνικό γράμμα π. Η έννοια του pi προέκυψε από τη γεωμετρία, αλλά ο αριθμός αυτός έχει εφαρμογές σε όλα τα μαθηματικά και εμφανίζεται σε μεγάλης κλίμακας θέματα συμπεριλαμβανομένης της στατιστικής και της πιθανότητας. Η Pi έχει κερδίσει ακόμη πολιτιστική αναγνώριση και τις δικές της διακοπές, με τον εορτασμό της Δραστηριότητες ημέρας Pi σε όλο τον κόσμο.
Η αξία του Pi
Το Pi ορίζεται ως ο λόγος της περιφέρειας του κύκλου ως προς τη διάμετρο του. Η τιμή του pi είναι ελαφρώς μεγαλύτερη από τρία, πράγμα που σημαίνει ότι κάθε κύκλος του σύμπαντος έχει περιφέρεια με μήκος που είναι λίγο περισσότερο από τρεις φορές τη διάμετρο του. Πιο συγκεκριμένα, το pi έχει μια δεκαδική αναπαράσταση που ξεκινάει 3.14159265... Αυτό είναι μόνο μέρος της δεκαδικής επέκτασης του pi.
Pi Γεγονότα
Το Pi έχει πολλά συναρπαστικά και ασυνήθιστα χαρακτηριστικά, όπως:
- Το Pi είναι παράλογο πραγματικός αριθμός. Αυτό σημαίνει ότι το pi δεν μπορεί να εκφραστεί ως κλάσμα a / b που ένα και σι και οι δύο ακεραίων. Αν και οι αριθμοί 22/7 και 355/113 είναι χρήσιμοι στην εκτίμηση του pi, κανένα από αυτά τα κλάσματα δεν είναι η πραγματική τιμή του pi.
- Επειδή το pi είναι ένας παράλογος αριθμός, η δεκαδική του επέκταση δεν τερματίζεται ή επαναλαμβάνεται. Υπάρχουν μερικές ερωτήσεις σχετικά με αυτήν την δεκαδική επέκταση, όπως: Εμφανίζεται κάθε πιθανή σειρά χαρακτήρων κάπου στην δεκαδική επέκταση του pi; Εάν εμφανιστεί κάθε πιθανή συμβολοσειρά, τότε ο αριθμός κινητού σας βρίσκεται κάπου στην επέκταση του pi (αλλά είναι και ο καθένας).
- Το Pi είναι υπερβατικός αριθμός. Αυτό σημαίνει ότι το pi δεν είναι το μηδέν ενός πολυώνυμου με ακέραιους συντελεστές. Αυτό το γεγονός είναι σημαντικό όταν εξερευνάτε πιο προηγμένα χαρακτηριστικά του pi.
- Το Pi είναι σημαντικό γεωμετρικά και όχι μόνο επειδή σχετίζεται με την περιφέρεια και τη διάμετρο ενός κύκλου. Αυτός ο αριθμός εμφανίζεται επίσης στον τύπο για την περιοχή ενός κύκλου. Η περιοχή ενός κύκλου ακτίνας r είναι ΕΝΑ = pi r2. Ο αριθμός pi χρησιμοποιείται σε άλλους γεωμετρικούς τύπους, όπως η επιφάνεια και ο όγκος μιας σφαίρας, ο όγκος ενός κώνου και ο όγκος ενός κυλίνδρου με κυκλική βάση.
- Το Pi εμφανίζεται όταν το λιγότερο αναμένεται. Για ένα από τα πολλά παραδείγματα αυτού, σκεφτείτε το άπειρο ποσό 1 + 1/4 + 1/9 + 1/16 + 1/25 +... Το άθροισμα αυτό συγκλίνει στην τιμή pi2/6.
Pi σε στατιστικές και πιθανότητες
Pi κάνει εκπληκτικές εμφανίσεις σε όλα τα μαθηματικά, και μερικές από αυτές τις εμφανίσεις είναι στα θέματα της πιθανότητας και των στατιστικών. Ο τύπος για το κανονική κανονική κατανομή, γνωστή και ως καμπύλη καμπάνας, χαρακτηρίζει τον αριθμό pi ως σταθερά κανονικοποίησης. Με άλλα λόγια, η διαίρεση με μια έκφραση που περιλαμβάνει pi σας επιτρέπει να πείτε ότι η περιοχή κάτω από την καμπύλη είναι ίση με μία. Pi είναι μέρος των τύπων για άλλους κατανομών πιθανοτήτων επισης.
Μια άλλη εκπληκτική εμφάνιση του pi στην πιθανότητα είναι ένα πείραμα που πετάει με τα βελανίδια. Τον 18ο αιώνα, Georges-Louis Leclerc, Comte de Buffon έθεσε μια ερώτηση σχετικά με την πιθανότητα πτώσης των βελόνων: Ξεκινήστε με ένα δάπεδο με σανίδες από ξύλο ομοιόμορφου πλάτους στο οποίο οι γραμμές ανάμεσα σε κάθε μία από τις σανίδες είναι παράλληλες μεταξύ τους. Πάρτε μια βελόνα με μήκος μικρότερο από την απόσταση μεταξύ των σανίδων. Εάν πετάξετε μια βελόνα στο πάτωμα, ποια είναι η πιθανότητα να προσγειωθεί σε μια γραμμή μεταξύ δύο ξύλινων σανίδων;
Όπως αποδεικνύεται, η πιθανότητα ότι η βελόνα προσγειώνεται σε μια γραμμή μεταξύ δύο σανίδων είναι διπλάσια από τη μήκος της βελόνας διαιρούμενη με το μήκος μεταξύ των σανίδων φορές pi.