沃利斯公式
圆周率π的有理数极限表达式
沃利斯公式(Wallis formula)是圆周率π的有理数极限表达式。数学分析中著名的沃利斯公式是第一个把无理数π/2(实质上是超越数)表成容易计算的有理数列的极限的重要公式,在理论上很有意义。这个公式最早由沃利斯(J.Wallis)得到,并于1655年发表。
基本介绍
形如
的公式称为沃利斯公式。
它可以通过
(m为奇数整数)和
(m为偶数整数)
得到,这个公式最早由沃利斯(J.Wallis)得到,并于1655年发表。他原来的结果是
这不仅是数学史上较早的无穷乘积的例子,也是第一个将π表为容易计算的有理数列的极限的公式,但对π的计算,现在已有快速的方法。
相关介绍
沃利斯无疑是牛顿之前最重要的英国数学家,他在无穷小分析领域做出他最重要的贡献。其中一项贡献是,在计算的值时,他领先于欧拉论述伽马函数(或阶乘函数)的某些作品。从卡瓦列里、费马及其他人的作品中,沃利斯得知,这个积分代表了半圆的面积,因此,这个面积是。但是,如何能够用无穷小的方法,通过直接求这个积分的值来得到答案呢?沃利斯回答不了这个问题,但他的归纳法和插值法产生了一个十分有趣的结果。在针对n的几个正整数值求出的值之后,沃利斯通过不完全归纳法得出了这样一个结论:这个积分的值是。假设这个公式也适用于n的分数值,沃利斯得出结论:
式中,或者。这是欧拉的贝塔函数的一个特例,即:
式中,
在那些批评沃利斯的几何算术化的人当中,托马斯·霍布斯(1588~1679)是最重要的一位,他极力反对“把代数应用于几何的整个群体”,并把《无穷算术》称为“符号的疮痂”。然而,霍布斯的数学自负超过他的数学能力。他坚持认为,已经解决了化圆为方及其他古代几何问题。沃利斯完全有资格不理睬霍布斯,继续做出更多的发现。他最有名的成果当中包括下面这个无穷乘积:
这个表达式很容易得到,只要利用下面这个现代定理:
再加上下面这两个公式:
(m为奇数整数)和
(m为偶数整数)
(符号m!!代表乘积m(m-2) (m-4) ... ,它依据m是奇数还是偶数结束于1或2。)因此,上述求的公式被称作沃利斯公式。然而,沃利斯用来实现他那个求2/π的无穷乘积的方法,实际上还是基于他的归纳和插值原理,这一次是应用于,这个积分他不能直接求出,因为缺少二项式定理
参考资料
最新修订时间:2024-10-13 15:41
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