π是如何定義的?

什麼「圓周長與直徑的比值」就算了,我指的是高等數學中嚴格的定義。

PS: 補充一下,上述描述的確有問題,我實際想要的是數學分析上的定義,謝謝大家的指正。


如果我們嚴格定義了曲線的長度,那麼將pi定義成圓的周長除以直徑是可以接受的。如果不想涉及任何幾何概念,在分析上,一個pi的定義如下:

首先定義三角函數,採用冪級數定義,這樣可以將三角函數定義在複數上。

定義. 定義餘弦函數cos:mathbf{C}	omathbf{C}和正弦函數sin:mathbf{C}	omathbf{C}

egin{align}
cos(z):=sum_{n=0}^infty frac{(-1)^n}{(2n)!}z^{2n}\
sin(z):=sum_{n=0}^infty frac{(-1)^n}{(2n+1)!}z^{2n+1}
end{align}

定義好了三角函數後,定義pi就很簡單了。

定義pi

pi:=inf{xin (0,infty):sin(x)=0}

這裡(0,infty):={xinmathbf{R}:x>0},這樣定義的pi與通常的pi是相同的。


題主想要的大概是一個非幾何的定義。

有一個從數學分析出發的定義興許可以滿足題主的期望

可以定義2pi為正弦函數最小正周期,這裡正弦函數用級數定義後證明它是一個周期函數即可


在分析數學裡,Pi可以嚴格地定義為滿足sinx=0的最小正實數x


等價的定義很多啊,不過用三角函數就可以了


高等教育出版社的《數學分析(上冊)》在介紹單調單調有界必收斂時有寫到無理數π和e的導出。這裡π是一個數列的極限,通過對該數列收斂的證明定義了π。

定義當然就是題主提到的「周長和直徑的比值」了,因為要用到極限的思想,把這句話轉化成「單位圓內接n邊形的周長比直徑2(因為是單位圓)」,即「單位圓內接n邊形的半周長」 。

證明數列收斂,思路是先證明其單調,再證明有界。


這本來就是pi的起始定義


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