計算π的最為稀奇的方法之一,要數(shù)18世紀法國科學(xué)家布豐的“投針試驗”。這一方法的步驟是:
(1)取一張白紙,在上面畫上許多條間距為d的平行線;
(2)取一根長度為l(l<d)的針,隨機向畫有平行直線的紙上擲n次,觀察針與直線相交的次數(shù),記為m;
(3)計算針與直線相交的概率。
如果針與線相交,則該次扔出被認為是有利的,否則是不利的。
布豐驚奇地發(fā)現(xiàn):有利的扔出與不利的扔出的次數(shù)比,是一個包含π的表達式。如果針的長度等于,那么扔出的概率為。扔的次數(shù)越多,求出的π值越精確。布豐本人也證明了,這個概率是
“投針試驗”是第一個用幾何形式表達概率問題的例子。布豐首次使用隨機試驗處理確定性數(shù)學(xué)問題,為概率論的發(fā)展起到了一定的推動作用。下面是利用這個公式,用概率的方法得到圓周率的近似值的一些資料。
試驗者沃爾夫史密斯德摩根??怂箷r間1850年1855年1860年1884年投擲次數(shù)5000 3204 600 1030相交次數(shù)2532 1218 382 489圓周率估計值3.1596 3.1554 3.137 3.1595
1901年,意大利數(shù)學(xué)家拉茲瑞尼宣稱進行了多次“投針試驗”,累計投針數(shù)為3408次,平均相交數(shù)為1808次,并給出π的值為3.1415929——準確到小數(shù)后6位。盡管拉茲瑞尼的試驗還是受到了其他人的質(zhì)疑,但是從幾何、微積分、概率的角度計算π,這著實令人驚訝。