Liczba Pi

Obchody dnia liczby pi

Wydaje się, że liczba sama w sobie nie może być szczególnie interesująca. Jednak istnieje taka, która wzbudza zainteresowanie już od tysięcy lat i jako jedyna ma również swoje święto. 

W dniu 14 marca obchodzimy Międzynarodowy Dzień Liczby Pi i od roku 2020 również Międzynarodowy Dzień Matematyki proklamowany rezolucją 40. sesji Konferencji Generalnej UNESCO w listopadzie 2019.  Datę 14 marca wybrano nieprzypadkowo, w notacji amerykańskiej zapisuje się jako 3.14, co kojarzy się z przybliżoną wartością liczby Pi. 

π = 3,141592 653589 793238 462643 383279 502884 197169 399375 105820 974944 592307 816406 286208 998628 034825 342117 067982 148086 513282 306647 093844 609550 582231 725359 408128 481117 450284 102701 938521 105559 644622 948954 930381 964428 ...

π (czyt. pi), ludolfina, stała Archimedesa – stosunek obwodu koła (czyli długości okręgu) do długości jego średnicy; stosunek ten jest niezależny od wyboru koła, bowiem każde dwa koła są podobne

Liczba π nazywana jest czasami stałą Archimedesa w uznaniu zasług Archimedesa z Syrakuz, który jako pierwszy badał własności i znaczenie w matematyce tej liczby; określenie ludolfina pochodzi od Ludolpha van Ceulena, który zyskał sławę przedstawiając tę liczbę z dokładnością do 35 miejsc po przecinku. 

Liczba π jest stałą matematyczną, która pojawia się w wielu działach matematyki i fizyki. Pojawia się w geometrii np. we wzorach na pole i obwód koła.  

 πr2 – pole koła o promieniu r,

2πr – obwód okręgu o promieniu r.

Jeżeli średnica koła = 1 to jego obwód wynosi π 

π jest pierwszą literą greckiego słowa περίμετρον – perimetron, czyli obwód. 

Święto liczby PI

Po raz pierwszy Dzień Liczby Pi obchodzono w 1988 r. w muzeum nauki Exploratorium w San Francisco. Później wiele amerykańskich szkół zaczęło obchodzić w tym dniu święto matematyki tzw. Pi Day, które uznane zostało też uchwałą Izby Reprezentantów amerykańskiego Kongresu.

W języku angielskim słowa pi oraz pie (ciasto, placek) mają taką samą wymowę, a placki często są okrągłe. Z tego powodu w Dniu Liczby Pi podawanymi daniami są pizza pie (placki pizzy), apple pie i inne podobne ciasta.

Oficjalne obchody rozpoczynają się również o nieprzypadkowej godzinie, mianowicie o 1:59 po południu. W połączeniu z datą, daje to eleganckie rozwinięcie liczby π do 5 miejsca po przecinku.

W Europie 22 lipca obchodzimy tzw. dzień aproksymacji π (europejski sposób zapisu daty to 22/7 ≈ 3,1428). Niemniej jednak, mimo innego sposób zapisu daty w Europie, to  amerykański Dzień Pi jest w Polsce i w Europie coraz bardziej popularny głównie dlatego, że przypada na rok szkolny, a nie na okres wakacji. 

W dniu tym matematyczne instytucje naukowe organizują pikniki naukowe, okazjonalne wykłady i warsztaty dla uczniów, studentów i nauczycieli i inne imprezy popularyzujące matematykę.

Obchody Dnia Liczby Pi mają także stanowić zachętę do czerpania radości z matematyki oraz do podejmowania przez młodych ludzi dziesiątków wyzwań, jakie oferują organizowane na całym świecie wydarzenia, konkursy i zawody.

historia liczby Pi

Jako pierwszy wartość liczby π, z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku, obliczył najprawdopodobniej Archimedes w III wieku p.n.e. Jest on również autorem słynnego wymiernego przybliżenia liczby π jako 22/7. Jednak liczbę π odkryli ci, którzy wymyślili koło, czyli Sumerowie.

Informacje o π znajdują się też w Biblii (Drugiej Księdze Kronik), kiedy liczba π pojawia się przy okazji budowy świątyni Salomona. π badali również Egipcjanie, o czym dowiadujemy się z pochodzącego sprzed 1650 r. p.n.e. egipskiego papirusu Rhinda.

Papirus Rhinda – jeden z najstarszych znanych dokumentów matematycznych.

Na początku XVII wieku holenderski matematyk Ludolph van Ceulen, podał jej rozwinięcie z dokładnością do 35 miejsc po przecinku. Po śmierci uczonego liczbę π wyryto na jego nagrobku i właśnie dzięki niemu liczba π bywa nazywana „ludolfiną”.

Obliczanie liczby Pi

Rekordzistą w ręcznych obliczeniach liczby π jest Anglik William Shanks. Pod koniec XIX wieku obliczył wartość liczby π z dokładnością do 707 miejsc po przecinku. Zajęło mu to 15 lat. Później okazało się, że 180 ostatnich cyfr obliczył błędnie (wynik, który uznano za prawidłowy uwzględnia 527 miejsc po przecinku).

Jego następcy zaprzęgli już do pracy maszyny liczące. Z 1948 roku pochodzą pierwsze wyniki otrzymane przy pomocy arytmometru (to taka „maszynka do liczenia z korbką”). Potem przyszła kolej na maszyny elektroniczne, kalkulatory i komputery.

Skąd wiadomo, że otrzymany wynik jest poprawny? Otóż za sprawdzenie przyjmuje się otrzymanie tego samego wyniku inną metodą i na innej maszynie. I tak pierwszy milion cyfr rozwinięcia π został przekroczony w 1974 roku, a sprawdzony dopiero po 11 latach.

W styczniu 2020 Timothy Mullican uzyskał dokładność 50 bilionów miejsc po przecinku przy pomocy specjalnego programu obliczeniowego. Obliczenia zajęły 303 dni, a sama liczba zajęła około 281 TB (Terabajtów, 1 Terabajt = 1 000 000 Megabajtów) miejsca pamięci.

Zapis liczby π z dokładnością na 10 000 miejsc po przecinku można zobaczyć tutaj.

mnemotechnika liczby pi

Zapamiętanie kilkunastu początkowych cyfr po przecinku w rozwinięciu dziesiętnym liczby Pi nie jest sprawą łatwą, lecz tutaj przychodzi na pomoc poezja. Znane są wiersze, które w prosty sposób rozwiązują ten problem. Licząc litery w poszczególnych wyrazach, otrzymujemy kolejne cyfry Pi.

Wierszyk pozwalający zapamiętać 32 cyfry składające się na liczbę Pi:

Kto w mózg i głowę natłoczyć by chciał cyfer moc,

Ażeby liczenie ludolfiny trudnej spamiętać móc,

To nam zastąpić musi słówka te litery suma,

Tak one trwalej się do pamięci wszystkie wsuną.

Wiersz został skonstruowany w ten sposób, aby poszczególne słowa, oznaczały kolejne cyfry liczby Pi, a dokładnie kto = 3, w = 1, mózg = 4 itd.

Wierszyk pozwalający zapamiętać 9 cyfr liczby Pi po przecinku:

Źle w mgle i snach bolejącym do wiedzy progu iść.

Wierszyk ułożony podczas zmagań sportowych na Mundialu w Argentynie 1978 roku (30 cyfr po przecinku):

Już i Lato i Deyna

strzelili do bramki obcej

dwa karne

Lubański dostrzegł mistrza Szarmacha

gdy on tak wypuścił cios szacha

że zdobyć musi cel gry

krzyknął Gol na Mundial Argentyna

Liczba pi i szymborska

Liczba Pi inspiruje nie tylko naukowców, ale również artystów. Jeden ze swoich wierszy poświęciła jej nasza noblistka Wisława Szymborska. Tak opisuje ludolfinę w wierszu pt. „Liczba Pi”:

Podziwu godna liczba Pi

trzy koma jeden cztery jeden.

Wszystkie jej dalsze cyfry też są początkowe,

pięć dziewięć dwa ponieważ nigdy się nie kończy.

Nie pozwala się objąć sześć pięć trzy pięć spojrzeniem

osiem dziewięć obliczeniem

siedem dziewięć wyobraźnią,

a nawet trzy dwa trzy osiem żartem, czyli porównaniem

cztery sześć do czegokolwiek

dwa sześć cztery trzy na świecie.

Najdłuższy ziemski wąż po kilkunastu metrach się urywa

podobnie, choć trochę później, czynią węże bajeczne.

Korowód cyfr składających się na liczbę Pi

nie zatrzymuje się na brzegu kartki,

potrafi ciągnąć się po stole, przez powietrze,

przez mur, liść, gniazdo ptasie, chmury, prosto w niebo,

przez całą nieba wzdętość i bezdenność.

O, jak krótki, wprost mysi, jest warkocz komety!

Jak wątły promień gwiazdy, że zakrzywia się w lada przestrzeni!

A tu dwa trzy piętnaście trzysta dziewiętnaście

mój numer telefonu twój numer koszuli

rok tysiąc dziewięćset siedemdziesiąty trzeci szóste piętro

ilość mieszkańców sześćdziesiąt pięć groszy

obwód w biodrach dwa palce szarada i szyfr,

w którym słowiczku mój a leć, a piej

oraz uprasza się zachować spokój,

a także ziemia i niebo przeminą,

ale nie liczba Pi, co to to nie,

ona wciąż swoje niezłe jeszcze pięć,

nie byle jakie osiem,

nieostatnie siedem,

przynaglając, ach, przynaglając gnuśną wieczność

do trwania.

W tym wierszu autorka zasugerowała, że w rozwinięciu liczby Pi można znaleźć dowolną liczbę naturalną (np. dowolny numer telefonu, koszuli, liczbę mieszkańców etc.). Jest to poetycka wersja matematycznej hipotezy, że w rozwinięciu liczby Pi można znaleźć wszystkie liczby naturalne. Hipotezę tą udało się później udowodnić i wszystkie liczby, które mają taką, cechę nazywa się liczbami Szymborskiej.

W związku z tym spokojnie można twierdzić, że matematyka jest pewnym rodzajem poezji myślenia.

Liczba pi w kulturze

Liczba PI i rekordy

Księga Guinnessa zawiera listę ludzi, którzy zapamiętali najwięcej cyfr liczby π. Światowy potwierdzony rekord w zapamiętaniu ciągu cyfr liczby π należy aktualnie do Japończyka Akiry Haraguchi, który podał ją z dokładnością do 100 tysięcy miejsc po przecinku, bijąc własny rekord 83 431 cyfr po przecinku z roku 1995.

W Polsce podczas obchodów dnia liczby Pi organizowane są starania o rekord Guinnessa na najdłuższy łańcuch z osób tworzących rozwinięcie liczby π.

Relację z próby pobicia rekordu na najdłuższy łańcuch z osób tworzących rozwinięcie liczby Pi w 2019 roku w Łodzi znajdziemy tutaj.

Filmik o pobijaniu rekordu Gunnessa na najdłuższe rozwinięcie liczby Pi w 2018 roku w Warszawie: tutaj.

hymn liczby pi

Szkolny Konkurs Obchody Dnia Liczby Pi

Tematem prac jest liczba pi. W każdej pracy musi znaleźć się symbol liczby pi.

 

2. Uczestnicy konkursu:

Konkurs przeznaczony jest dla wszystkich uczniów klas IV – VIII Szkoły Podstawowej nr 64 i składa się z jednego etapu. Warunkiem udziału w konkursie jest przekazanie pracy w kategorii: wiersz, zdjęcie, wypiek, łamigłówka lub zgłoszenie udziału w wyzwaniu.

 

3. Przebieg konkursu:

W kategoriach: wiersz, zdjęcie, wypiek, łamigłówka – przedmiotem konkursu są prace wykonane samodzielnie (uczestnik jest właścicielem praw autorskich). Każda praca posiada tylko jednego autora. Każdy uczeń może dostarczyć jedną pracę w danej kategorii. Każdy uczeń może wziąć udział w dowolnej liczbie aktywności.

Tematyka prac w poszczególnych kategoriach obejmuje:

 

W kategorii wyzwanie : wyrecytowanie jak najdłuższego rozwinięcia dziesiętnego liczby π.

 

4.  Termin konkursu:

W kategoriach: wiersz, zdjęcie, łamigłówka – 1.03.2023 – 14.03.2023. Prace  należy przesłać do Anety Białkowskiej (a.bialkowska@sp64.elodz.edu.pl) do 14 marca włącznie.

W kategorii wypiek, wyzwanie – zgłoszenie udziału we konkursie do 10.03.2023, wystąpienie konkursowe 14.03.2023, dostarczenie wypieku 14.03.2023.

 

5. W kategoriach: wiersz, zdjęcie, wypiek, łamigłówka prace oceni komisja konkursowa według następujących kryteriów:

-      zgodność treści z tematem,

-      oryginalność,

-      subiektywny odbiór wizualny.

Autorzy wyróżnionych prac otrzymają 6 z wagą 3 z matematyki za zajęcie pierwszego miejsca oraz 6 z wagą 2 za miejsce drugie i trzecie.

 

6. W kategorii wyzwanie wygra uczeń, który wyrecytuje najdłuższe rozwinięcie liczby pi.

Wyróżnienie uczniowie otrzymają 6 z wagą 3 z matematyki za zajęcie pierwszego miejsca oraz 6 z wagą 2 za miejsce drugie i trzecie.

 

Nagrodzone i wyróżnione w kategoriach: wiersze, zdjęcia, wypieki, łamigłówki prace zostaną zamieszczone na stronie szkoły.


Wpis powstał na podstawie artykułu Romana Strzondała Dziś święto liczby pi