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计算圆周率的三种奇怪方法,有些圆藏得很深

  圆周率日被定为3月14日,为什么?因为π的前三位是3.14。得到π的值并不容易,有很多种方法可以计算出π。这篇文章我将分享一些我最喜欢的方法来获得这个伟大的数字。首先,从一个相当简单的测量方法开始(只是为了与其他方法比较,这样我就可以给出定义)。π是什么?
  如果你取一个圆,至少可以测出它的两个参数。一个是绕圆一周的距离(周长),另一个是直径。
  圆的直径越大,周长越大。事实上,这两个变量是成正比的,比例常数就是π。
  现在我们来看看求圆周率的其它方法。带随机数的Pi
  这叫做π的蒙特卡罗计算(Monte Carlo calculation)。"蒙特卡洛"这个词的意思是赌博。这种方法不是赌博,它依赖于随机数。它的原理如下:
  假设你取两个随机数,都在0和1之间。现在把这些随机数设为图上的(x,y)坐标。然后你可以用勾股定理计算这个点到原点的距离:
  因为x和y都在0和1之间,所以这些点应该都在一个边长为1的正方形内(下图所示)。然而,其中一些点的r值将小于1,而一些点的r值将大于1。
  蓝色点的r大于1红色点的r小于1。这个正方形的面积是1,红点在半径为1的1 / 4元内。
  现在想象正方形内有很多点。如果它们是均匀分布的,那么r小于1的点 与总点的比值应该等于1 / 4圆的面积与正方形的面积的比值。圆的面积是πr^2。
  设r小于1的点 的个数设为n,总点数设为N,得到如下关系:
  我们只需要随机取一些点并计算它们到原点的距离。我编写一个python程序来实现这一过程。代码很简单:
  虽然这给出了π值的估计,但要得到一个较为精确的值可能需要相当长的时间。下面是圆周率作为"点数的函数"的计算值。
  它不是完美的,但也不是太糟糕。通过砝码和弹簧计算π
  说实话,几乎每个物理学家都喜欢弹簧。
  关于弹簧(理想弹簧),弹簧的力与它的拉伸成正比。我们称之为比例常数,弹簧常数用k表示,因此我们可以用下面的方程来表示弹簧所受的拉/压力。
  首先是找到这个弹簧弹性常数k。如果我把不同的物体挂在弹簧上,让它静止,那么弹簧的力就等于物体的重量。由此得到下图。
  这条线的斜率是弹簧常数。现在,我可以让砝码振荡并测量震荡周期。
  如果对这个问题进行数学运算,就能得出,振荡周期(T)同时依赖于弹簧常数(k)和质量(m),关系如下。
  如果我测量周期,质量,和弹簧常数,我可以得到π,而这里没有出现圆。用一个假圆找到π
  如果你不想测量一个真实的圆呢?用电脑画一个圆,然后测量周长和半径可能更容易。由此,你可以计算。具体做法如下:在二维中模拟砝码与弹簧的相互作用。弹簧与某个固定的位置相连,这使得砝码绕一个圆形轨道运动。
  但是如何找到初始速度使它形成一个圆形轨道而不是其他类型的运动?这里我不计算初始条件,而是让它自己寻找。我只需加一个径向阻力。这是一种力,它只依赖于接近或远离圆心的速度。
  下面就是它"寻找"圆形轨道时的样子。
  有了一个圆,就可以用到圆心的平均距离来测量圆的半径。周长就是圆周上的步长。
  用这个方法,我得到了3.13791,还不错。我认为我最大的问题是找出物体什么时候形成一个完整的圆。欧拉恒等式
  这不是求π的方法,但它用一个非常美丽的方程表示了。
  这就是欧拉恒等式。它包括了最重要的5个数字。这些数字居然由一个方程式联系起来,这太不可思议了。
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科学家说,氧气含量的升高导致了北美恐龙的出现伦斯勒理工学院和德克萨斯大学奥斯汀分校的一组研究人员利用一种新技术分析了科罗拉多高原和纽瓦克盆地两亿一千五百万年前的岩石中截留的微量气体。他们的研究结果表明,在短短的几百万年内,这乐观是老年人延年益寿的重要社会资源原创首发美国国家科学院院院刊上发表的一项研究表明,乐观情绪越高的人寿命越长,获得超长寿命的可能性就越大,也就是说,能活到85岁或85岁以上。乐观是一种生活态度,其特征是人们对美好事物将要发它们创造了世界上最小的发动机都柏林圣三一学院和美因茨大学的一组研究人员开发出世界上最小的发动机纳米级热机。图片来源约翰古尔德,都柏林三一学院。纳米级发动机一个被捕获的40Ca离子比汽车发动机小大约100亿倍。野生动物的多样性有益于我们的健康越来越多的证据表明,生物多样性的丧失增加了我们接触新的和已经确立的人畜共患病病原体的机会。恢复和保护自然对于防止未来的流行病至关重要。因此,美国美国国家科学院院刊学会发表了一篇综合最新研究发现,使用两层口罩有对也有错有时候,戴两个口罩总比戴一个好。总觉得同戴两个口罩可以确保牢固舒适安全,美国疾病控制和预防中心(CDC)发现双重口罩可以提高大约50的防护效果。然而,如果你已经有了一个合适的口罩,某些肠道微生物使蚊子更容易携带疟疾寄生虫饮食中的糖和肠道微生物在促进蚊子感染疟疾寄生虫方面起着关键作用。中国的研究人员发现证据表明,以糖为食的蚊子体内细菌种类博氏细菌的数量增加,这种细菌通过提高肠道pH值来增强寄生虫的感前沿西班牙科学家通过基因修饰技术提升干细胞分化能力近日,西班牙国家癌症研究中心(CNIO)的科学家开发了一种通过植入微小核糖核酸(microRNA,miRNA)来大幅改善实验室现有干细胞分化能力的技术,该研究已发表于EMBOJOU干货20年间我国干细胞政策全回顾随着世界各地干细胞临床试验越来越多,干细胞市场正在增长。在北美,美国干细胞治疗的试验数量占据了主导地位。然而,亚太地区的增长率最高。根据美国市场研究公司GRANDVIEWRESEA干细胞的多样性和再生特性比预期的抗衰老能力更强卢森堡大学卢森堡系统生物学中心(LCSB)计算生物学小组的研究人员参加了一项国际研究,重点是肌肉组织中的成体干细胞。这一合作的结果突出了两种不同类型的静止干细胞状态的存在,具有不同一次偶然发现揭示了惊人的事实婴儿塑料奶瓶在释放大量塑料微粒在我们生活的地球上,可以毫不夸张地说,塑料已无处不在。从海洋生物到地球最深处的马里亚纳海沟从土壤里再到我们餐桌上的食材,处处都有塑料的影子。但是你想过,我们每天使用的塑料用品上还会科学期刊Cell报道你的推理能力从何而来?每天,我们都在做决策。有时,只是一些简单的决策,比如中午吃什么。有时,却是根据一些以往的经验来做出推断性的决策,比如我的朋友去哪儿了?这些推断性决策涉及到大脑的多个区域,但神经具体
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