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阿基米德演算法


連續應用阿基米德遞推公式得到阿基米德演算法,該演算法可用於提供對 pi (pi) 的逐次逼近。該演算法也稱為 Borchardt-Pfaff 演算法。阿基米德透過在外切內接 n=6·2^k-邊形,獲得了對 pi 的第一個嚴格逼近。根據阿基米德遞推公式,外切和內接多邊形周長 ab 分別為:

a(n)=2ntan(pi/n)
(1)
b(n)=2nsin(pi/n),
(2)

其中

 b(n)<C=2pir=2pi·1=2pi<a(n).
(3)

對於六邊形n=6

a_0=a(6)=4sqrt(3)
(4)
b_0=b(6)=6,
(5)

其中 a_k=a(6·2^k)阿基米德遞推公式的第一次迭代給出:

a_1=(2·6·4sqrt(3))/(6+4sqrt(3))=(24sqrt(3))/(3+2sqrt(3))=24(2-sqrt(3))
(6)
b_1=sqrt(24(2-sqrt(3))·6)=12sqrt(2-sqrt(3))
(7)
=6(sqrt(6)-sqrt(2)).
(8)

額外的迭代沒有簡單的閉合形式,但 k=0, 1, 2, 3, 4(分別對應 6-, 12-, 24-, 48- 和 96-邊形)的數值近似值為:

 3.00000<pi<3.46410
(9)
 3.10583<pi<3.21539
(10)
 3.13263<pi<3.15966
(11)
 3.13935<pi<3.14609
(12)
 3.14103<pi<3.14271.
(13)

透過取 k=4(一個 96 邊形)並在每一步使用嚴格不等式將無理界限轉換為有理界限,阿基米德獲得了稍微寬鬆的結果:

 (223)/(71)=3.14084...<pi<(22)/7=3.14285....
(14)

另請參閱

Pi 的迭代

使用 探索

參考文獻

Miel, G. "Of Calculations Past and Present: The Archimedean Algorithm." Amer. Math. Monthly 90, 17-35, 1983.Phillips, G. M. "Archimedes in the Complex Plane." Amer. Math. Monthly 91, 108-114, 1984.

在 中被引用

阿基米德演算法

引用為

Weisstein, Eric W. "阿基米德演算法。" 來自 Web Resource. https://mathworld.tw/ArchimedesAlgorithm.html

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