Estimation de Pi par Monte-Carlo
A classic illustration of the méthode de Monte Carlo On estime la valeur de π. En inscrivant un cercle de rayon r dans un carré de côté 2r, le rapport de leurs aires est πr²/(2r)² = π/4. diffusion points à l'intérieur du carré et en comptant la fraction [latex]p[/latex] qui tombent à l'intérieur du cercle fournit une estimation : [latex]pi approx 4p[/latex].
La procédure d'estimation de π est simple et met en évidence le principe fondamental de la méthode de Monte-Carlo. Considérons un carré unitaire dans le plan cartésien, de sommets (0,0), (1,0), (1,1) et (0,1). Un quart de cercle de rayon 1 est inscrit dans ce carré et centré à l'origine. L'aire du carré est 1, et l'aire du quart de cercle est π(1)²/4 = π/4. Le rapport de l'aire du quart de cercle à l'aire du carré est donc π/4.
Pour estimer ce rapport, nous générons un grand nombre N de points aléatoires (x, y) où x et y sont uniformément distribués entre 0 et 1. Chaque point a une probabilité égale d'être situé n'importe où à l'intérieur du carré. Un point (x, y) se trouve à l'intérieur du quart de cercle si sa distance à l'origine est inférieure ou égale à 1, ce qui est déterminé par la condition x² + y² ≤ 1. Nous comptons le nombre M de points qui satisfont cette condition. Le rapport M/N est une estimation du rapport des aires, π/4. Par conséquent, on peut approcher π par π ≈ 4M/N. D'après la loi des grands nombres, lorsque N tend vers l'infini, cette approximation converge vers la valeur exacte de π. Cependant, la convergence est lente, l'erreur diminuant proportionnellement à 1/√N, ce qui en fait une méthode très inefficace pour calculer π avec une grande précision, comparée aux algorithmes déterministes.
UNESCO Nomenclature: 1202
Informatique
Taper
Logiciel/Algorithme
Perturbation
Incrémentale
Usage
Utilisation généralisée
Précurseurs
- Le concept de pi comme le rapport entre la circonférence d'un cercle et son diamètre
- système de coordonnées cartésiennes
- théorème de Pythagore
- distribution de probabilité uniforme
- développement de générateurs de nombres pseudo-aléatoires
Applications
- outil pédagogique pour l'enseignement des probabilités et de la simulation
- référence simple pour les générateurs de nombres aléatoires
- problème d'introduction aux cours de sciences informatiques
Idées d'innovations potentielles
En raison du trafic généré par les robots de scraping, actuellement supérieur à 40 000 par jour, ce contenu est réservé aux membres de la communauté.
> Connexion < ou > Registre < (100% gratuit) pour y accéder, ainsi qu'à tous les autres contenus et outils à accès restreint.
En lien avec : pi, estimation, Monte Carlo, simulation, nombres aléatoires, aire, probabilité, intégration numérique, cercle, carré.