十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

10 個回答
三思逍遥
2019-03-27

不同的進制並不會改變數的本質,只是換了一套表示符號和表示的形式罷了。

首先要搞清楚,進制和進制之間是可以互換的,問題並不在於進制,而在於圓周率是個無理數。無理數的特徵就是無限不重複,不管用什麼進制來表示它,它依然是無限不重複的。不過,還是讓我們說說進制和進制轉換原理吧,理解下進制和進制轉換,可以鍛鍊大腦,也算是一個大腦體操,有助於防止痴呆。數字也是具有魔力的呢。

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

  • 進制

不同的進制的意思就是逢幾進位,就是幾進制。關鍵在進位操作上。

比如逢二進位就是2進制,在2進制中,是沒有2這個數字的,因為逢2就要進位了,二進制中只有1和0這兩個數字,因此十進制中2,到了2進制中就要寫成10。

在2進制中1+1 = 10 (在十進制中1+1 = 2)

程序員經常說的一個段子就是:

世界上只有10種人,一種是懂二進制的另一種是不懂二進制的。

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

好笑嗎,哈哈哈,這種段子只有IT宅男宅女才覺得好笑吧。


而在十進制中,我們有從0到9這些數字,同樣也沒有一個單獨的十這個數字,因為逢十就要進位:

因此9+1 = 10

同樣的在十六進制中,有從0到9以及ABCDEF(分別代表十進制中,10,11,12,13,14,15)

當F + 1 = 10 (在十進制中這等於 15 +1 = 16)


掌握了這個原理,那麼你可以自創任意數字進制,比如三進制。

在三進制中只有0,1,2而沒有3,在三進制中,2+1=10

因此只要我們看見這樣一個式子:

7+1 = 10

我們就知道這是八進制!因為逢八就要進位。


  • 那麼如何在不同的進制間轉換呢?

來讓我們看看這其中的門道,先從我們最熟悉的十進制數開始吧。

比如314這個十進制數是啥意思,讓我們展開它:

314 = 3*10^2+1*10^1+4*10^0

這個展開中之所以會出現10^2 10^1 10^0,就是因為這是一個十進制的數,

3在所謂的百位上,表示300

而300 = 3*100

100 = 10^2

這不是偶然而是必然。

假如314這個數是八進制數,那它的展開就成了這個樣子,

314 = 3*8^2+1*8^1+4*8^0

因為逢八就要進位。

而假如這是一個16進制的數,那它的展開就成了這個樣子,

314 = 3*16^2+1*16^1+4*16^0

當然,314絕不可能是一個2進制數,因為2進制數只有1和0,沒有別的數字。

現在讓我們把314這個十進制數轉換成其它進制的數,讓我們看看怎麼轉換。

以十進制轉換為二進制為例

要將一個十進制數轉換成二進制數比如314進行轉換,那就意味著要寫一個二進制展開的式子。

314 = 1*2^X1 + 0或1*2^X2+0或1*2^X3+....+0或1*2^0

從X1到0,是一個連續遞減1的數列,為了方便X這一系列的數,繼續使用十進制,而X等於幾,代表是相應的1或0位於多少位上,總之最後一位就是個位。

因為314介於2^9(512)和2^8(256)之間,因此:

314 = 1*2^8+餘數;而餘數為314-256 = 58;所以314 = 1*2^8+58

現在繼續把餘數也全部轉換為為2的多少次方相加的形式即可。

要快速計算的話就必須使用對數技巧,直接計算log2(58),而這個對數可以轉換成標準的以10為底的對數,log2(58)= log58/1og2 = 5,只需要保留整數即可,小數部分即是餘數

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

所以58 = 1*2^5+餘數 ,餘數為58-2^5 = 58-32 =26,繼續循環上面那個對數方法

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

26 =1*2^4+餘數 ,餘數為26-1*2^4=10

而10=1*2^3+2=1*2^3+1*2^1

現在把上面所有式子寫到一起:

314 = 1*2^8 + 1*2^5 + 1*2^4 + 1*2^3+1*2^1

注意2^x次方的數字要連續,從x要一直寫到0,式子中缺少的部分需要用0補齊,因此完整的二進制展開式為:

314 = 1*2^8 + 0*2^7+ 0*2^6+1*2^5 + 1*2^4 + 1*2^3+ 0*2^2+1*2^1+ 0*2^0

把上面式子中的1或0按順序從左到右抄寫下來 100111010,這個數就是十進制數314轉換為二進制數之後的表示形式。


如果要轉換成別的進制原理同上,比如轉變為16進制,我就直接寫答案了。

314 =1*16^2+3*16^1+A*16^0=256+48+10 = 314 ,注意數字10在十六進制中寫成A,

因此314(十進制) = 13A(十六進制)


直到1760年,才有數學家證明圓周率是個無理數

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

圖示:Pi(π)是一個著名的無理數,當前通過計算機已經算出Pi,超過了千萬億的數位,但仍然沒有找到任何模式。


由於圓周率在生活中有用,因為我們到處都在用輪子,因此計算圓周率這事兒東西方的古人就都在琢磨這事兒了。因為圓周率=周長/直徑 ,如果知道比較精確的圓周率的值,那麼我們要做一個直徑5的輪子,就知道大概需要多少的材料來做,假如你認為圓周率等於4,那麼你就會用長度大約20的材料來做,但顯然這樣做出的輪子,做完之後一量就不是5,誤差比較大,古人用逼近法,很快就發現圓周率大約為3.14,這對當時的手工業來說,已經足夠精確了。但圓周率這東西卻不可避免的引發了數學家們的興趣,他們都想知道圓周率的精確值,這其間我國著名古代數學家祖沖之用割圓法使用畢生之力,將圓周率推到了小數點後八位。但現在的計算機程序,可以在瞬時間將圓周率計算到千萬位,這就是技術的進步。

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

圖示:圓周率可以表示成一些非常有規律的連分數形式,在不同的位置截斷,就能得到不同精度的圓周率。


雖然東西方的數學家都在琢磨圓周率,但直到1760年,才由數學家Johann Heinrich Lambert最早證明了π(pi)是無理數,其後又有其他數學家用各種方法證明了π(pi)是無理數,在這裡就不給出證明過程了,因為這已經超過了大多數人的數學能力。我們直接接受這個結論即可。


關於圓周率真正神奇之處不在於它是個無理數,而在於它還很可能是一個包含了所有可能的數字組合的無理數。我在一個圓周率網站上查找20190314這串數字,表示2019年03月14號的意思,結果還真被我找到了,該網站提供圓周率前10億位數字的數字串查找功能,運行速度飛快。但由於只包含了前十億位,因此就別去查找身份證號了,幾乎不可能查到,因為純數字的身份證號已經超過10億了。

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

如果圓周率真的包含了所有可能的數字組合,那麼理論上說,圓周率中就包含了世間萬物,一切的一切,過去現在未來的事情都在圓周率中,只是我們無法用合適的方法將它解碼出來。

十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

圖示:美劇《疑犯追蹤》的S02E11,哈羅德·芬奇的一個驚豔片段。疑犯追蹤就是高科技算命,能提前預知有人要犯罪,我個人不喜歡這個美劇,不喜歡這種高科技算命的玩意兒。但這段介紹圓周率的話,的確很不錯。


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謝謝點贊.......... haha

赛先生科普
2019-03-27

曾經我也有過這樣的想法,以為π的無限不循環性質只是因為它是十進制下的結果
十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

但實際上進制並不會改變π是無限不循環小數的性質,比如π在二進制下的數值結果就是:11.001001000011111101101010100010001......,仍舊是無限不循環

換做十六進制仍舊不會改變這個性質。除此以外,在二進制下的圓周率數值還意味著一個“可怕”又“不可怕”的結論(我們都知道計算機內部的數據都是以二進制形式儲存的,因此二進制下的π包含任意一段有限長的01串)
十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

於是,可怕之處在於:它包含著全世界任意一臺計算機內的任意數據;不可怕之處在於:雖然它包含了你計算機裡的所有數據,但你卻基本沒有可能將它找出來,因為π算不盡(包含的意思就是:如果時間足夠,還是可以找出來的,關鍵是這時間太久了)

可以看下面的一副圖(來自美劇《疑犯追蹤》片段)非常有意思
十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?

不論是從數學上還是物理上,圓周率π都是一個非常有意思的數字。

期待您的點評和關注哦!

zcjing
2019-03-29

什麼進制都計算不完圓周率,只有一個進制可以計算完,那就是π進制,逢π進一,就像弧度制一樣。

Try133227375
2019-03-28

民間科學又來了


十進制計算不完圓周率,為什麼不用其他進制?
夏的味道不是冷可以遮
2019-03-24

其實我們用哪個進制主要在於他是否方便。我們完全可以人為規定一個p進制,讓他滿足圓周率,但這個p進制如果滿足圓周率的話,他使用起來就會十分麻煩,無法在其他方面得到開發。所以儘管用十進制計算圓周率計算不盡,我們還是用十進制計算圓周率來保留小數點後有效位數。畢竟十進制日常應用最簡單。

逍遥144112844
2019-03-26

哪位可以說出某種進位制能改變π的無理數的性質。進位制的不同只是某種需要而應用的,絲毫不影響自然數的排列(自然間距是1。),計算機二進制最適應,十進制用於一般計算方便而且以成為習慣,六十進制便於更多公因數的等分。時間、圓的度數都是與60相關的。再有以1000進制也存在千米、米、毫米、微米、納米。

ZJA70179005
2019-03-23

假設n進制能寫完π,π(n)=A0A1.A2A3A4……,π(10)=A0×n+A1+A2×n^(-1)+A3×n^(-2)A3×n^(-3)...,也是有限,矛盾。所以進制不影響。

协作精神
2019-03-23

什麼進制都不行,假如圓周率能算完那麼宇宙中就沒有弧形。而弧形或者說球形是宇宙中唯一的基礎形狀。個人觀點

张雷51348961
2019-03-23

用其他進行就能計算完嗎?你舉個例子。

晚霞映月52778186149
2019-03-23

大約近似值的結果能滿足實際應用就好,好記好用

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