1777年的一天,法国科学家比丰(Buffon,1707—1788)的家里宾客满堂,原来他们是应主人的邀请前来观看一次奇特试验的。
试验开始,但见年已古稀的比丰先生兴致勃勃地拿出一张纸来,纸上预先画好了一条条等距离的平行线。接着他又抓出一大把原先准备好的小针,这些小针的长度都是平行线间距离的一半。然后比丰先生宣布:“请诸位把这些小针一根一根往纸上扔吧!不过,请大家务必把扔下的针是否与纸上的平行线相交告诉我。”
客人们不知比丰先生要玩什么游戏,只好客随主便,一个个加入了试验的行列。一把小针扔完了,把它捡起来又扔。而比丰先生本人则不停地在一旁数着、记着,如此这般地忙碌了将近一个小时。最后,比丰先生高声宣布:“先生们,我这里记录了诸位刚才的投针结果,共投针2212次,其中与平行线相交的有704次。总数2212与相交数704的比值为3.142。”说到这里,比丰先生故意停了停,并对大家报以神秘的一笑,接着有意提高声调说:“先生们,这就是圆周率π的近似值!”
众客哗然,一时议论纷纷,大家全部感到莫名其妙。
“圆周率π?这可是与刚才的游戏半点也不沾边的呀!”
比丰先生似乎猜透了大家的心思,得意扬扬地解释道:“诸位,这里用的是概率的原理,如果大家有耐心的话,再增加投针的次数,还能得到π的更精确的近似值。不过,要想弄清其间的道理,只好请大家去看敝人的新作了。”说着比丰先生扬了扬自己手上的一本《或然性算术试验》。
π在这种纷纭杂乱的场合出现,实在是出乎人们的意料,然而它却是千真万确的事实。由于投针试验的问题是比丰先生最先提出的,所以数学史上就称它为比丰问题。比丰得出的一般结果是:如果纸上两平行线间相距为 d ,小针长为 l ,投针的次数为 n ,所投的针当中与平行线相交的次数为 m ,那么当 n 相当大时有
在上面故事中,针长 l 恰等于平行线间距离 d 的一半,所以代入上面公式简化得