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穷竭法求 π 与面积体积

约前250 | 阿基米德分析突破

阿基米德夹逼 π:边数 3→6→12→24… 223/71 < π < 22/7(正 96 边形)
阿基米德夹逼 π:内接多边形逐级加密(动画)

知识/定理

阿基米德:抛物弓形面积 = 内接三角形面积的 $4/3$;球体积 = 外切圆柱体积的 $2/3$;$\pi$ 的夹逼 $\frac{223}{71}<\pi<\frac{22}{7}$。

公式

$\frac{223}{71}<\pi<\frac{22}{7}$;弓形 $S=\frac{4}{3}S_{\triangle}$。

证明思路

内接与外切正 96 边形夹逼圆周长得 π 界;把弓形切为无穷多三角形,用几何级数求和;双归谬法证精确。

应用/例子

抛物弓形、球与椭球体积;浮力原理(检测王冠含金);螺旋线面积。

意义/影响

古典时代数学巅峰与穷竭法的完成者;与积分学的血脉要到 17 世纪才被重新接上。

所属:二 古希腊与希腊化 | 难题证明状态 ↔ 数学难题编年