2数学预备知识
2.1刘徽割圆术
刘徽采取的方法是用圆的内接正多边形逼近圆周从而导出圆周率。
他从单位圆的内接正优尔边形开始,逐步成倍地增加正多边形的边数。那么内接正多边形的面积就越来越接近单位圆的面积,其数值也就越接近圆周率。设an是第n步单位圆内接正多边形的边长,那么一开始,a1=1。当边数增加一倍成为正十二边形时,其边长为:
(1.1)
(1.2)
此时,正十二边形的面积为: (1.3)
而正 边形的面积为: (1.4)
该多边形的面积就近似等于π的值。
2.2数值积分
利用 =π来计算π,这时要对积分采取数值计算。
设 ,将[0,1]区间n=2m(即n为偶数)等分,记 , (k=0,1,2,……,n)。根据Simpson公式: 在区间[a,b]上的积分 。则在每个小区间 上的Simpson公式为: (i=0,1,……,n-1)从而 在[0,1]上的积分 。 (1.5)
2.3级数展开式
我们知道函数 的级数展开式为
(1.6)
取x=1,就有
即 (1.7)
注意当级数展开式中x的绝对值小于1时,级数的收敛会快得多,因此我们可以利用等式
如果将左端展开,那么有
(1.8)
注意此时若计算到第n项,那么误差将不超过 ,如果n=10,误差将不超过0.0000001,显然计算效率大大提高了.
2.4 蒙特卡洛算法
Monte Carlo方法也称随机模拟法,它是美国数学家冯•诺伊曼用世界著名的赌城———摩纳哥的MonteCarlo来命名的。它的基本思想是:通过设计一个随机试验,使一个事件的概率与某个未知数有关,然后通过重复试验,以频率估计概率,即可求得未知数的近似解,一般来说,试验次数越多,则求得的近似解就越精确。 (PI)π的计算综述(2):http://www.youerw.com/shuxue/lunwen_39746.html