(山東省泰安市高新區(qū)房村鎮(zhèn)西南望小學 山東泰安 271000)
前段時間看到小學五年級的一道判斷題:除法中除不盡的,商一定是循環(huán)小數。在與同事討論的過程中,出現了兩種意見。一種是這個說法錯誤,主要依據就是:π是無限不循環(huán)小數,而它是圓的周長與直徑的比值。另一種就是這個說法是正確的,依據是:整數和分數統稱為有理數,無限不循環(huán)小數是無理數。既然分數(除法)是有理數,就肯定不會是無限不循環(huán)小數,除不盡的話商一定就是循環(huán)小數。
細細想來,這兩種說法感覺各有各的道理道理。
首先,根據有理數和無理數的概念,有理數和無理數是相對的,也就是說一個數要么是有理數,要么是無理數,絕對不可能既是有理數,同時又是無理數。既然分數屬于有理數,而除法都可以用分數表示,那么說明除法的計算結果(不管除盡除不盡)也是屬于有理數,而不會是無理數,也就是說除法的計算結果如果除不盡的話就應該是循環(huán)小數,而不應該是無限不循環(huán)小數。因為除不盡的商,如果有無限不循環(huán)小數,就說明有的分數會是無理數了,顯然與有理數和無理數的概念相矛盾。這樣來說認為這道判斷題說法正確是有道理的。
其次,長久以來,我們在關于圓周長的計算當中,都是:周長=直徑×π,直徑=周長÷π,由此可以推算出:π=周長÷直徑。并且圓周率的概念明確說:圓周率是圓的周長和直徑的比值,同時圓周率又是一個無限不循環(huán)小數。那么這樣看來認為這道判斷題是錯誤的說法,也是正確的。
可是同一個問題,出現了兩種完全相反的說法,并且各有各的道理,這就值得我們深思了。
針對這兩種完全相反的判斷以及各自的依據,我進行了很長時間的思考。
在經過長時間的思考后,我發(fā)現了一些問題,首先,圓周率是圓的周長和直徑的比值這個說法,我們說了很久,在有關圓的計算當中也運用了很久,可是卻從來不知道它到底是哪一個具體的比算出來的。為了解決自己心中的疑惑,我在網上查閱了很久。其中,所有利用圓周長和直徑的比來計算圓周率的說法里面,最著名、最典型的說法,就是公元480年左右,南北朝時期的數學家祖沖之得出精確到小數點后7位的結果,給出不足近似值3.1415926和過剩近似值3.1415927,還得到兩個近似分數值,密率和約率。其他的說法也都大致相同,就是算出了小數點后面多少位的結果。但從沒有提到哪一個人利用圓周長和直徑的比算出了圓周率。也就是說,所有運用圓的周長和直徑的比來計算圓周率的人,都只是計算出了小數點后面的幾位數,而沒有、也不可能計算出真正準確的圓周率。由此引出了我的疑問:既然圓周率是圓的周長和直徑的比值,那么圓周率π到底是哪一個比或者說哪一個除法算式計算出來的?
其次,在查閱過程中,我發(fā)現所有準確表示π值的表達式,基本都牽扯到了高等數學里面微積分之類的知識。
如Leibniz定理:
高斯積分:
歐拉公式:
因為自己學識不高的原因,我不能確定那些計算圓周率的方法還是不是比。如果那些計算方法不能算是比的話,圓周率還能說是圓的周長和直徑的比值嗎?
最后,我還查閱到了:π是個無理數,即不可表達成兩個整數之比,是由瑞士科學家約翰·海因里?!ぬm伯特于1761年證明的。1882年,林德曼(Ferdinand von Lindemann)更證明了π是超越數,即π不可能是任何整系數多項式的根。既然已經證明了拍不可能表達成兩個整數之比,為什么圓周率還要說成是圓的周長和直徑的比值?