對圓周率概念的一點質(zhì)疑

侯方宏

前段時間看到小學(xué)五年級的一道判斷題：除法中除不盡的，商一定是循環(huán)小數(shù)。在與同事討論的過程中，出現(xiàn)了兩種意見。一種是這個說法錯誤，主要依據(jù)就是：π是無限不循環(huán)小數(shù)，而它是圓的周長與直徑的比值。另一種就是這個說法是正確的，依據(jù)是：整數(shù)和分?jǐn)?shù)統(tǒng)稱為有理數(shù)，無限不循環(huán)小數(shù)是無理數(shù)。既然分?jǐn)?shù)（除法）是有理數(shù)，就肯定不會是無限不循環(huán)小數(shù)，除不盡的話商一定就是循環(huán)小數(shù)。

細(xì)細(xì)想來，這兩種說法感覺各有各的道理道理。

首先，根據(jù)有理數(shù)和無理數(shù)的概念，有理數(shù)和無理數(shù)是相對的，也就是說一個數(shù)要么是有理數(shù)，要么是無理數(shù)，絕對不可能既是有理數(shù)，同時又是無理數(shù)。既然分?jǐn)?shù)屬于有理數(shù)，而除法都可以用分?jǐn)?shù)表示，那么說明除法的計算結(jié)果（不管除盡除不盡）也是屬于有理數(shù)，而不會是無理數(shù)，也就是說除法的計算結(jié)果如果除不盡的話就應(yīng)該是循環(huán)小數(shù)，而不應(yīng)該是無限不循環(huán)小數(shù)。因為除不盡的商，如果有無限不循環(huán)小數(shù)，就說明有的分?jǐn)?shù)會是無理數(shù)了，顯然與有理數(shù)和無理數(shù)的概念相矛盾。這樣來說認(rèn)為這道判斷題說法正確是有道理的。

其次，長久以來，我們在關(guān)于圓周長的計算當(dāng)中，都是：周長=直徑×π，直徑=周長÷π，由此可以推算出：π=周長÷直徑。并且圓周率的概念明確說：圓周率是圓的周長和直徑的比值，同時圓周率又是一個無限不循環(huán)小數(shù)。那么這樣看來認(rèn)為這道判斷題是錯誤的說法，也是正確的。

可是同一個問題，出現(xiàn)了兩種完全相反的說法，并且各有各的道理，這就值得我們深思了。

針對這兩種完全相反的判斷以及各自的依據(jù)，我進(jìn)行了很長時間的思考。

在經(jīng)過長時間的思考后，我發(fā)現(xiàn)了一些問題，首先，圓周率是圓的周長和直徑的比值這個說法，我們說了很久，在有關(guān)圓的計算當(dāng)中也運(yùn)用了很久，可是卻從來不知道它到底是哪一個具體的比算出來的。為了解決自己心中的疑惑，我在網(wǎng)上查閱了很久。其中，所有利用圓周長和直徑的比來計算圓周率的說法里面，最著名、最典型的說法，就是公元480年左右，南北朝時期的數(shù)學(xué)家祖沖之得出精確到小數(shù)點后7位的結(jié)果，給出不足近似值3.1415926和過剩近似值3.1415927，還得到兩個近似分?jǐn)?shù)值，密率<！--[if gte vml 1]> <！[endif]--><！--[if ！vml]--><！--[endif]-->和約率<！--[if gte vml 1]> <！[endif]--><！--[if ！vml]--><！--[endif]-->。其他的說法也都大致相同，就是算出了小數(shù)點后面多少位的結(jié)果。但從沒有提到哪一個人利用圓周長和直徑的比算出了圓周率。也就是說，所有運(yùn)用圓的周長和直徑的比來計算圓周率的人，都只是計算出了小數(shù)點后面的幾位數(shù)，而沒有、也不可能計算出真正準(zhǔn)確的圓周率。由此引出了我的疑問：既然圓周率是圓的周長和直徑的比值，那么圓周率π到底是哪一個比或者說哪一個除法算式計算出來的？

其次，在查閱過程中，我發(fā)現(xiàn)所有準(zhǔn)確表示π值的表達(dá)式，基本都牽扯到了高等數(shù)學(xué)里面微積分之類的知識。

因為自己學(xué)識不高的原因，我不能確定那些計算圓周率的方法還是不是比。如果那些計算方法不能算是比的話，圓周率還能說是圓的周長和直徑的比值嗎？

最后，我還查閱到了：π是個無理數(shù)，即不可表達(dá)成兩個整數(shù)之比，是由瑞士科學(xué)家約翰·海因里?！ぬm伯特于1761年證明的。 1882年，林德曼（Ferdinand von Lindemann）更證明了π是超越數(shù)，即π不可能是任何整系數(shù)多項式的根。既然已經(jīng)證明了拍不可能表達(dá)成兩個整數(shù)之比，為什么圓周率還要說成是圓的周長和直徑的比值？