¿Cómo es el valor de pi determina si todas las fórmulas que tenemos son sólo aproximaciones?

Pi es un valor exacto, y se conoce su valor exacto, de hecho con precisión. El valor exacto es representado por la letra griega π. Cuál es nuestro problema, no sabemos cómo expresar pi con precisión en el formato con el que estamos familiarizados: números.

No necesitamos para encontrar la representación decimal de pi; es solo un número como 1, 2, 3, … Así como 3 representa el valor de tres, pi representa la relación entre la circunferencia y el diámetro de un círculo. ¡No es necesario saber su valor exacto! Si queremos conocer sus dígitos, es puramente una obsesión representar números con números, incluso cuando entiendes lo que realmente significan esos números. La verdad es que los números se pueden representar de la forma que queramos, si tenemos una comprensión conceptual del número. Los dígitos de pi nunca ayudan.

Ejemplo: A pesar de que sus valores son iguales, creo 4 y 2½ son diferentes; cuando escribimos 4, estamos representando el número “cuatro”, mientras que decir 2² pone el foco en el hecho de que estamos hablando de un cuadrado. En representación de los números de los valores es innecesario, cuando se sabe lo que significa el número. 2² da más información que 4 en ciertos casos. Del mismo modo, en el contexto de permutaciones y combinaciones, decir 4C2 proporciona más información que decir 6, aunque tengan el mismo valor.

Dibujar la analogía con pi, representarla como ” π ” y dejarla así es más útil que descubrir sus dígitos. ¡NO NECESITAMOS SUS DÍGITOS!

La asociación de la geometría con la trigonometría, el cálculo y los números complejos nos ha dado varias hermosas series infinitas que totalizan a pi (exactamente). Pero, por supuesto, ya que son infinitos, no pueden ser evaluados.

Dado que los números son el formato de números con el que estamos acostumbrados a trabajar, hemos aproximado pi a algunas fracciones fáciles como 22/7, 333/106, etc. Eso no los hace iguales al valor real de pi.

Para diferenciar entre el número representado adecuadamente como π y el número expresado por números como 3.14, simplemente debemos entender que pi es un número irracional con representación decimal no repetitiva y sin terminación.

Enlaces útiles:

Pi (artículo de Wikipedia, para series infinitas)

La respuesta de Joshua Engel a Si pi no es igual a 22/7, ¿cómo sabemos su valor?
(para una forma teórica de llegar a pi)

Mi respuesta a Si pi no es igual a 22/7, ¿cómo sabemos su valor? (para más información sobre esto)

Depende de cómo defina el “valor exacto”. Si desea una representación numérica del valor de Pi, entonces no, no puede “exactamente” saber cuál es el valor de Pi.

De wiki:

π es un número irracional, lo que significa que no se puede escribir como la razón de dos enteros (las fracciones como 22/7 se usan comúnmente para aproximar π; ninguna fracción puede ser su valor exacto). Como π es irracional, tiene un número infinito de dígitos en su representación decimal, y no termina con un patrón de dígitos que se repite infinitamente.

Sin embargo, hay también funciones definidas que tienen el valor de Pi. Por ejemplo, funciones trigonométricas inversas, ciertas integrales y algunas sumaciones infinitas. Algunos de ellos son (imágenes tomadas de Wikipedia):


4 × bronceado ֿ¹ (1) = π


Hay un número infinito de formas de escribir abajo Pi, todos los cuales están bien definidos.

Porque esas aproximaciones vienen con estimaciones de su precisión.

Por ejemplo, una serie que converge a π es
[matemáticas] \ sum_ {n = 0} ^ \ infty \ frac {(- 1) ^ n4} {2n + 1} = 4 – \ frac {4} {3} + \ frac {4} {5} – \ frac {4} {7} + \ cdots [/ matemáticas]

Se puede demostrar que si esta serie se trunca en [math] n = N [/ math], entonces

[matemáticas] \ left | \ pi – \ sum_ {n = 0} ^ N \ frac {(- 1) ^ n4} {2n + 1} \ right | \ leq \ frac {4} {2N + 3} <\ frac {2} {N} [/ math]

Esta estimación de error se puede usar de dos maneras. Si sumamos la serie a un número grande y finito de términos, tenemos un límite superior de qué tan lejos está, sin referirnos a la suma exacta de la serie. Por ejemplo, si sumamos 1000 términos, sabemos que el error no es peor que [math] \ frac {2} {1000} = 0.002 [/ math].

Por otro lado, si necesitamos π dentro de cierto grado de precisión, podemos elegir N lo suficientemente alto como para obtener esa precisión. Si desea 100 decimales de precisión, elija N de manera que [matemática] \ frac {2} {N} <\ frac {1} {2} \ veces 10 ^ {- 100} [/ matemática]. Esto se puede lograr si [math] N> 4 \ times 10 ^ {100} [/ math].

(Sí, hay muchas más series que convergen a π más rápidamente, pero esta ilustra el punto más fácilmente).

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