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Zahl Pi XXL

Zahl Pi XXL

Einleitung

Quadratur des Kreises

Ticker von: Carsten Heidemann
(Schüler des WDG Wuppertal)

Seit Jahrtausenden fasziniert die Zahl \(\pi\) gleichermaßen Mathematiker und Nichtmathematiker. In den frühesten Untersuchungen wurde \(\pi\) auf viele Dezimalstellen genau berechnet in der Hoffnung, etwas über ihre Natur zu erfahren. So würde eine schließlich periodische Entwicklung bedeuten, daß \(\pi\) rational ist. Viel später wurde auf ganz anderem und viel theoretischerem Weg die Transzendenz von \(\pi\) bewiesen; das bedeutet, daß \(\pi\) noch nicht einmal Lösung einer algebraischen Gleichung mit ganzzahligen Koeffizienten ist (wie z.B. \(6x^5-4x^4-20x^3+5x^2-7x+3=0\)). Daraus ergibt sich sofort die Unmöglichkeit, ein altes Problem der Griechen zu lösen: Man kann einen gegebenen Kreis nicht allein mit Zirkel und Lineal in ein flächengleiches Quadrat verwandeln (siehe [24]).

Neuzeit

Aber unabhängig von theoretischen Untersuchungen über die Natur von \(\pi\) ist es noch heute faszinierend, möglichst schnelle Verfahren zu ihrer Berechnung zu finden. Nachdem bis etwa 1980 nur Methoden eingesetzt wurden, die schon Jahrhunderte alt sind und auf einfachen mathematischen Überlegungen beruhen, hat man in neuester Zeit sehr viel schnellere Verfahren entdeckt, die völlig neue und tiefe Überlegungen erfordern.

Ist \(\pi\) normal?

Auch die Theorie profitiert von den neuen Methoden. So ist man einen Schritt weiter gekommen in der Frage, ob \(\pi\) normal ist, d.h. ob jede der Ziffern \(0,1,..., 9\) unabhängig von den Anderen mit der Häufigkeit \(1/10\) in ihrer Dezimaldarstellung vorkommt. Wäre das der Fall, so könnte man jeden endlichen Text, also etwa auch diese Einleitung, in eine Ziffernfolge übersetzen und würde diese irgendwo in der Dezimaldarstellung von \(\pi\) kodiert finden.

Computer

Für die Konstrukteure von Supercomputern sind schnelle Verfahren zur Berechnung von \(\pi\) hilfreich, um Hardwarefehlern auf die Spur zu kommen. Da diese Verfahren praktisch alle Teile des Computers beanspruchen, konnten so z.B. 1986 Fehler in Prototypen des Cray-2 Superrechners gefunden werden.

Naturwissenschaft und Technik

Für technisch-wissenschaftliche Berechnungen hingegen braucht man nur wenige Stellen von \(\pi\). So würde es z.B. genügen, den Wert von \(\pi\) auf 40 Stellen zu kennen, um den Umfang der Milchstraße bis auf einen Fehler vom Durchmesser eines Protons zu berechnen.

Thema

In dieser Präsentation werden einige der älteren Methoden zur Berechnung von \(\pi\) vorgestellt. Sie enthält Demonstrationsprogramme, mit denen diese Verfahren in der Praxis erprobt werden können.