Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
» 蒙特卡罗估计 Pi

蒙特卡罗估计 Pi

1950
在课堂上演示在数值分析中估计 Pi 的蒙特卡罗方法。.

(图片仅供参考)

A classic illustration of the 蒙特卡罗方法 正在估算π的值。通过在边长为2r的正方形内作一个半径为r的圆,它们的面积之比为πr²/(2r)² = π/4。随机地 散射 计算正方形内的点数,并计算落在圆内的分数 [latex]p[/latex],可以得到估计值:[latex]pi approx 4p[/latex]。

估计π的步骤很简单,并且突出了蒙特卡罗方法的核心原理。考虑笛卡尔平面上的一个单位正方形,其顶点分别为(0,0)、(1,0)、(1,1)和(0,1)。一个半径为1、圆心位于原点的四分之一圆内切于该正方形。正方形的面积为1,四分之一圆的面积为π(1)²/4 = π/4。因此,四分之一圆的面积与正方形的面积之比为π/4。

为了估计这个比例,我们生成大量随机点 [latex]N[/latex],其中 [latex]x[/latex] 和 [latex]y[/latex] 均均匀分布在 0 到 1 之间。每个点落在正方形内任意位置的概率均等。如果点 [latex](x, y)[/latex] 到原点的距离小于或等于 1,则该点位于四分之一圆内,这由条件 [latex]x^2 + y^2 le 1[/latex] 确定。我们统计满足此条件的点的数量 [latex]M[/latex]。比例 [latex]frac{M[/latex]/N[/latex] 是对面积比 [latex]frac{pi}{4}[/latex] 的估计。因此,我们可以将π近似为π ≈ 4 M/N。根据大数定律,当N趋于无穷大时,该近似值收敛于π的真实值。然而,收敛速度很慢,误差与1/√N成正比减小,这使得它与确定性算法相比,在高精度计算π方面效率非常低。

UNESCO Nomenclature: 1202
– 计算机科学

类型

软件/算法

中断

递增

用法

广泛使用

前体

  • 圆周率的概念是指圆的周长与其直径之比。
  • 笛卡尔坐标系
  • 勾股定理
  • 均匀概率分布
  • 伪随机数生成器的开发

应用程序

  • 用于教授概率和模拟的教学工具
  • 随机数生成器的简单基准
  • 计算科学课程的入门问题

专利:

NA

潜在创新理念

由于机器人流量被拦截(目前每天超过 4 万),此内容仅限社区成员查看。
> 登录 > 或者 > 注册 < (100% 免费)即可访问此内容,以及所有其他受限内容和工具。

相关术语:π、估算、蒙特卡罗方法、模拟、随机数、面积、概率、数值积分、圆、正方形。

历史背景

蒙特卡罗估计 Pi

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

(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

相关发明、创新和技术原理

只有注册会员才能免费获得 100% 的全尺寸图片和下载。.

> 登录 <