17.4.3 祖冲之不等式推算
许多数学家和数学史家往往用一种方法解释约率、密
,再用另一种方法解释胬数3.1415926、盈数3.1415927,两法彼此割裂。
查有梁[15]先生解释祖冲之缀术,乃补缀之术、逼近之术,逼近正圆。提出的缀术求π新解,令人耳目一新。我们赞成查有梁的连分数渐近分数说,只是换成落下闳、刘歆的密近简化法,展示的是序列值计算表。
我们以为,祖冲之可能利用刘徽割圆术的“差幂”,实行补缀衔接,应用密近简化法,简捷明快求出胬数、盈数。再用密近简化法求出约率、密率。
现在观察圆面积算式中,处于差幂(S192-S96)之前的系数。设
,圆面积算式成了S≈S192+β(S192-S96)。
人们常说的刘徽不等式为
右边过剩值是S2n+β(S2n-Sn)。左边不足值补缀上α倍差幂,规定α小于β,成为S2n+α(S2n-Sn),就得到祖冲之不等式:
其中,α<β为待定系数。
从圆内接正多边形S192入手,算出。有序列值计算表(表17.9)。
表17.9 3507和10000序列值计算表
续表
以3522和10000纳入序列值计算,得到表17.10。
表17.10 3522和10000序列值计算表
因S3072=3.14159046,S1536=3.14158389,计算的中间数值,我们精确到小数点后八位,有
只要到圆内接正3072边形,这样一组3.14159265和3.14159278,在舍去0.00000005和0.00000008之后,恰巧与《隋书·律历志》中记载七位的(胬数)3.1415926和(盈数)3.1415927相吻合。但这肯定不是四舍五入,出于什么考虑,我们无法想象。
祖冲之不等式(2)、(3)实质上是一种逼近法、外推法,α,β为待定的外推系数。外插法与内插法实质是一样的。内插法是从某函数的一组已知值去求出另一中间值的方法。如果所求函数值是位于已知的一组值的区域之外,则应用外推法求之。
祖冲之不等式表明,祖冲之的缀术是补缀之术、逼近之术。包括分数逼近(连分数渐近分数)、代数-几何逼近(割圆术)、函数逼近(外挂法)。这就是祖冲之缀术求π的贡献所在。