menu
person

2.3.*. Вычисление значения числа π методом Монте-Карло

Для вычисления числа ¶ существует большое количество формул: это и формула Виета для приближения числа  формула Валлиса; ряд Лейбница, тождество Эйлера и многие другие, но самый простой способ – численный метод Монте-Карло. 

Воспользуемся интерактивной моделью №175 «Метод Монте-Карло» с сайта "1С .Математический конструктор", подраздел "Вероятность и статистика". 

Изображаем круг, вписанный в квадрат.

 

С помощью данного модуля можно рассчитать площади круга и квадрата (т.е. меры). Для этого отметим произвольную точку, попавшую в область квадрата.

После чего интерактивная модель «Метод Монте-Карло» 

 

 

 

  • производит самостоятельный подсчет, в данном случае на примере 144 опытов;

  • отображает расположение заданной точки;

  • рассчитывает вероятности попадания заданной точки в область A и B. Видно, что вероятность попадания данной точки в круг: pB = 0.389; а в квадрат: pA = 0.472.

  • вычисляет площади фигур и строится график их изменений.

 

Таким образом, с помощью данной модели можно определить вероятность попадания случайной точки, заданной в плоской области, и её расположение в зависимости от количества проведенных опытов. Эта вероятность равна отношению площадей:

 

 

 

Также, используя систему Wolfram Mathematica, можно выполнить приблизительный подсчет значения числа ¶ путем выбора случайных точек, находящихся в области квадрата, и последующем составления отношения площадей круга и квадрата.

Для этого с генерируем, например, 10 000 точек в квадрате со стороной 2, ограниченного в области {-1;1}:

 

 

Обозначим радиус круга через r, а сторону квадрата равную 2r. Найдем отношение площадей круга и квадрата: 

 

Подсчитав количество точек из области квадрата, попавших в круг, к общему число первоначальных точек и умножив их на 4, найдем приближенное значение числа ¶.

 

 

Или умножим площадь квадрата и на 4, и на процентное соотношение точек, попадающих в круг радиусом 1 с центром в начале координат.

Получим:

 

 

Примером для определения числа  может также служить алгоритм Бюффона (см. 2. Вероятность события – 2.3. Геометрическое определение вероятности).

Данный способ нахождения числа ¶. был изложен в работе Жоржа-Луи де Бюффона в 1777 году. Сущность этого метода заключается в бросании иглы произвольной длины d на плоскость, которая расчерчена параллельными прямыми, находящимися на расстоянии k друг от друга.

Категория: Мои статьи | Добавил: ksli1024 (18.01.2017)
Просмотров: 1621 | Рейтинг: 0.0/0
Всего комментариев: 0
avatar