■円周率の古代史(その1)

 最も広く知られた数学記号π(3.14159・・・)は,円周の直径に対する比を表します.紀元前1800年から今日までほぼ4000年の間,πの値を一層精密に決定しようとする試みが継続してなされてきました.

 円を正方形化する問題は,最終的には1882年に不可能であることが示されましたが,その問題のもつ永遠の魅力から,πのより精確な値の追求は今日でも高性能の計算機を使って続けられています.√2やsin1°やlog2の値を何百桁まで求めようとした人はいないわけですから,πには人を魅する何か魔術的なものがあるようです.ここでは,円周率πの値の計算の歴史をさかのぼってみることにしますが,πの歴史は大別して4期に分けることができます.

 [参]アン・ルーニー「数学は歴史をどう変えてきたか」東京書籍

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<第1期:分数による近似>

 任意に与えられた無理数に対して,それをある有理数でよく近似することができれば応用する上でも役立つものといえましょう.

 リンド・パピルスでは

  4・(8/9)^2=(16/9)^2=3.16

聖書には3,中国最古の数学書「九章算術」には3として計算されていました.

 古代でいちばんよくお目にかかる円周率の値は,π=3,π=3・1/7,π=3・1/8,π=355/113,(16/9)^2 ,(7/4)^2 という値ですが,おそらく経験的に得られたものなのでしょう.

 πの近似値22/7やeの近似値19/7は古典的にもよく知られたものですが,√2+√3=3.14626,√10=3.1622など無理数で近似したものもあります(偶然の一致?).

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<第2期:幾何学的方法>

 今から2000年以上も前の紀元前3世紀,アルキメデスは円に内接・外接する正96角形による計算から

  3・10/71<π<3・1/7

  223/71<π<22/7

あるいは,小数で表すと

  3.14084<π<3.142858

よりπ=3.14という近似値を求めています.(平均で3.1418)

 正96角形に引き続いて,円の正多角形近似,すなわち,192,384,768,・・・など弧の2等分を繰り返すことによって辺の数を増してπの値が計算されました.263年に劉徽の書いた注釈書には3072角形を使って3.1416という値を得ています.

 ルドルフは正2^42角形の周を計算して円周率を35桁計算するために一生を費やしました.しかし,円の正多角形近似によって得られるπでは大幅な精度の向上は期待でず,17世紀まで注目すべき進歩はみられませんでした.ということで,第3期(無限級数,無限積,無限連分数の登場)となります.

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