Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
Hogar » Estimación de Monte Carlo de Pi

Estimación de Monte Carlo de Pi

1950
Demostración en clase del método Monte Carlo para estimar Pi en el análisis numérico.

(Imagen generada únicamente con fines ilustrativos)

A classic illustration of the método de Monte Carlo está estimando el valor de [latex]pi[/latex]. Al inscribir un círculo de radio [latex]r[/latex] dentro de un cuadrado de lado [latex]2r[/latex], la razón de sus áreas es [latex]frac{pi r^2}{(2r)^2} = frac{pi}{4}[/latex]. Aleatoriamente dispersión puntos dentro del cuadrado y contando la fracción [latex]p[/latex] que caen dentro del círculo proporciona una estimación: [latex]pi approx 4p[/latex].

El procedimiento para estimar [latex]pi[/latex] es sencillo y resalta el principio fundamental de Monte Carlo. Consideremos un cuadrado unitario en el plano cartesiano con vértices en (0,0), (1,0), (1,1) y (0,1). Un cuarto de círculo de radio 1 está inscrito dentro de este cuadrado, centrado en el origen. El área del cuadrado es 1, y el área del cuarto de círculo es [latex]frac{pi(1)^2}{4} = frac{pi}{4}[/latex]. Por lo tanto, la razón entre el área del cuarto de círculo y el área del cuadrado es [latex]frac{pi}{4}[/latex].

Para estimar esta razón, generamos un gran número, [latex]N[/latex], de puntos aleatorios [latex](x, y)[/latex] donde tanto [latex]x[/latex] como [latex]y[/latex] se distribuyen uniformemente entre 0 y 1. Cada punto tiene la misma probabilidad de caer en cualquier lugar dentro del cuadrado. Un punto [latex](x, y)[/latex] cae dentro del cuarto de círculo si su distancia al origen es menor o igual a 1, lo cual se determina por la condición [latex]x^2 + y^2 le 1[/latex]. Contamos el número de puntos, [latex]M[/latex], que satisfacen esta condición. La razón [latex]frac{M}{N}[/latex] es una estimación de la razón de las áreas, [latex]frac{pi}{4}[/latex]. Por lo tanto, podemos aproximar [latex]pi[/latex] como [latex]pi approx 4 frac{M}{N}[/latex]. Según la ley de los grandes números, a medida que [latex]N[/latex] tiende a infinito, esta aproximación converge al valor real de [latex]pi[/latex]. Sin embargo, la convergencia es lenta, y el error disminuye proporcionalmente a [latex]frac{1}{sqrt{N}}[/latex], lo que la convierte en un método muy ineficiente para calcular [latex]pi[/latex] con alta precisión en comparación con los algoritmos deterministas.

UNESCO Nomenclature: 1202
Ciencias de la computación

Tipo

Software/Algoritmo

Ruptura

Incremental

Uso

Uso generalizado

Precursores

  • concepto de pi como la relación entre la circunferencia de un círculo y su diámetro
  • sistema de coordenadas cartesianas
  • Teorema de Pitágoras
  • distribución de probabilidad uniforme
  • desarrollo de generadores de números pseudoaleatorios

Aplicaciones

  • Herramienta pedagógica para la enseñanza de probabilidad y simulación.
  • punto de referencia simple para generadores de números aleatorios
  • Problema introductorio en cursos de ciencias computacionales

Patentes:

NA

Ideas para posibles innovaciones

Debido al bloqueo del tráfico generado por bots, que actualmente supera los 40.000 al día, este contenido está reservado para los miembros de la comunidad.
> Iniciar sesión < o > Registrarse < (100% gratis) para acceder a esto, al igual que a todo el demás contenido y herramientas restringidos.

Relacionado con: pi, estimación, Monte Carlo, simulación, números aleatorios, área, probabilidad, integración numérica, círculo, cuadrado.

Contexto histórico

Estimación de Monte Carlo de Pi

1939
1940
1950
1950
1952
1956
1960
1936
1940
1943
1950
1950
1953
1960
1960

(Si la fecha es desconocida o no es relevante, por ejemplo "mecánica de fluidos", se proporciona una estimación redondeada de su aparición notable)

Invención, innovación y principios técnicos relacionados.

Las imágenes a tamaño completo y las descargas sólo están disponibles, 100% gratis, para los miembros registrados.

> Acceso <