• 締切済み

円周率の証明

円周率が3.14159・・・となることの証明を お願いします。 できれば円に内接する正多角形の 辺数を増やして円周率の近似値を求める 以外の方法を教えてください

みんなの回答

  • brogie
  • ベストアンサー率33% (131/392)
回答No.2

πは級数で求めます。 π/4=1-1/3+1/5-1/7+.... π=16*(1/5-1/(3*5^3)+1/(5*5^5)-...)-(1/239-1/(3*239^3)+...) 上の式は収束が遅いので項数を沢山取らなくてはなりません。 下の式は収束が早い、試してください。 これらの式は、actan(逆三角関数)を展開すると得られます。

回答No.1

私が以前遊びでやってみたことなんですが,モンテカルロ法 を用いて円周率を求めてみると,なぜか3.14....と なったので,書いてみます. # 覚え書きなのであまり参考にならないかもしれませんが. X軸とY軸をとり,そこに半径が1の4分の1円を書きます. 次に,その円に外接する一辺が1の正方形を書きます. そして,その正方形の中にXとYの値がそれぞれ0~1の乱数 を発生させます. このとき,発生させた乱数の回数をNとでもしてください. 次に,その乱数のうち,4分の1円内にプロットされた乱数 の数とAとし,円外(かつ正方形内)にプロットされた乱数の 数をBとでもすると, 正方形と4分の1円の面積比=そこにプロットされた数の比 という式が成り立ちます. π/4 : 1 = A : A+B この式より,πの式に変形すると, π = 4A / (A+B) = 4A / N というふうになり,円周率が3.14....となることが 証明できるのではないかと思います. # 飽くまで乱数が完全な乱数という仮定のもとでの話しですが. 例にプログラムか何か作ってみてブン回してみてはいかがで しょうか.

o-nanami
質問者

お礼

ありがとうございました。とても参考になりました!

関連するQ&A

  • 円周率について

    初歩的な質問ではずかしいのですが、円周率の近似値についての質問です。アルキメデスの方法では円に内接・外接する正多角形で円周率の上限、下限を計算するため、何桁まで信頼できるのか、判定できますが、マチンの公式などの、級数によって近似値を求める場合、何桁まで信頼できるのかの判定はどのようにしているのでしょうか。ご存じの方がおりましたら、教えて下さい。

  • 円周率の求め方

    円周率は3,141592…… などといいますが、 どのような式から出ている答えなんで すか? 知ってる方、教えてください ... 現在は、無限級数展開を利用する方法が一般的 ですが、アルキメデスは円に内接、外接する正多角形の周長で計算し、3桁 円周を測る 円を作って転がして求める方法。(やりやすい方法と実測値). 再帰的に円周 率を求める方法. 正n角形の面積 円に内接や外接する正n角形の面積から円周率を 求めます。 正2n角形の周りの長さ 円に内接2n角形の周りの長さの求め方. 確率で円周 率

  • 円周率が定数であることの証明

    円周率πが3.14...と半径によらず一定であることの証明って、どうすればよいのでしょうか。 定義は π=【円周の長さ】/【直径(2r)】 ですよね。 直径が既知だとそて、円周の長さも求めなくてはならないとき、半径rの円とその円に内接する正n角形(周長=Ln)を考えた際に、 円周の長さが【lim(n→∞)Ln】で近似されることも前段階として示す必要がある気がします。 つまり、 (ⅰ) lim(n→∞)Lnが存在すること(=収束すること?) (ⅱ) lim(n→∞)Lnが円周の長さとして適当か。 ってことなんですけど・・・。 (ⅰ)も(ⅱ)も感覚的には収束すると思うし、適当だと思うんですけどうまく証明ができません。 最終的にはπが定数であることの証明がしたいのですが、その前段階のことも気になりました。 どなたか教えてください。お願いします。

  • 表計算(エクセル)で、円周率の近似値を求めようとすると・・・

    コンピュータのカテゴリに書き込もうかとも迷いました。 場違いでしたらすみません。 表計算ソフト(エクセル)で、遊びで円周率の近似をやってみることにしました。半径=0.5の円に内接する正多角形の周の長さを求めるやり方です。半径=0.5にしたのは、直径1の円の円周率は、周の長さをそのまま円周率とすることができるからという理由からです。 半径0.5の円に内接する正多角形の隣り合う2点ABと円の中心Oとを結んで出来る二等辺三角形OABの辺ABの長さは、 =√(0.5^2+0.5^2-2*0.5*0.5*cos∠AOB)(余弦定理) =√(0.5^2*2*(1-cos∠AOB)) エクセルでの具体的な計算の仕方 (1) A1セルに「=3」 B1セルに「=SQRT(0.5^2*2*(1-COS(RADIANS(360/A1))))*A1」 ※これでA2セルには、半径0.5の円に内接する正三角形の周の長さが表示されます。 (2) A2セルに「=A1+1」 B2セルに「=SQRT(0.5^2*2*(1-COS(RADIANS(360/A2))))*A2」 (3) A2、B2を選択して、下方向へオートフィルします。 オートフィルを続ければ続けるほど、正n角形のnが増大するので、3.14にB列に表示される数値は、”下の行に行くほどどんどん円周率πに近づく”はずです。 なのに、正4316角形と正4317角形(セルB4315とセルB4315)では、 正4316角形の周の長さ=3.14159237622779 正4317角形の周の長さ=3.14159237622464 となっており、正4316角形の周の長さよりも正4315角形の周の長さのほうが長いことになっています。 正∞角形の周の長さ÷直径=円周率というのは、数学の教科書にも載っているようなことなので、”下の行に行くほどどんどん円周率πに近づく”という考え方自体は間違っていないと思うのですが・・・ コンピュータの限界とか、そういう問題でしょうか?

  • アルキメデスが円周率を計算したやり方は?

    Blue Backs「パソコンで挑む円周率」で教えられたのですが、世界で最初に円周率を計算により求めたのはアルキメデスとのことです。彼は円に内接・外接する正96角形の周の長さから円周率の近似値を計算し、3.14までは正確に求めたとのことです。 大変ためになる情報ですが、残念ながら私には正96角形の周の長さを求めるやり方が分かりません。アルキメデスは三角関数を知っていたのですか? 三角関数を知っているとしても、それを計算できたのでしょうか。 たぶん簡単なやり方があるのでしょうが、どなたか親切な方、教えてください。

  • 円周率が3.05より大きいことを証明せよ

    ドラマ「受験の神様」で「円周率が3.05より大きいことを証明せよ。」という問題がありましたが、その問題に対する解説で「加法定理を使って証明する」といっていましたが加法定理はどこで使うのでしょうか。 ドラマでは 「半径1の円周の長さをlcとおき、正十二角形の周囲の長さをlsとおく。するとlc>ls・・・(1) が成り立つ。 また円周率の定義からlc=2π・・・(2)が成り立つ。ここから加法定理を用いた解法に入ります。」 と言っていました。 (以下私の証明) (1)と(2)から2π>ls すなわちπ>ls/2 よって、π>ls/2≧3.05を示せばよい。 ls/2の値は、余弦定理をもちいて計算すると 3(√6-√2)>3.10 よって π>ls/2≧3.05は示された。 ∴円周率は3.05より大きい  私は上のように証明したのですが、どこで加法定理を用いるのか分かりません。 ドラマでは赤本が出ていたので、もしかしたら赤本にこの解法が載っているのかもしれません。 あいにく赤本を持ちあわせていないので、分かる方、お願いします。 (いろいろ調べたのですが 面積を用いる方法、ゼータ関数を用いる方法、正八角形を用いる方法、正十二角形を用いる方法(私の解法と同じ)、などさまざまな解法がありましたが、加法定理を使っているものは見つかりませんでした。)

  • 円周率の大桁数の計算

    円周率 3.1415~延々と続きますが、この莫大な桁の数字はどうやって計算するのでしょうか? ・計算機ならではの特別なアルゴリズムがあるのか? ・手計算で無理やり算出する方法はあるのか? 正多角形を内接、外接させる方法は桁数が小さい場合に有効ですが、何十桁も求めるには不向きと思います。世に出ている数値はどうやって計算したのでしょうか?素人考えですが、今日は40~50桁数、明日は51~60桁などという方法があるのでしょうか?

  • 円周率が3だとまずいんですか?

    高校生です。 この前、小学生の頃のテストが机の引き出しからたくさん出て来ました。 その中に、概数の分野のテストがあったのですが、東京ドームの面積を求める問題がバツでした。 東京ドームを円と近似し、面積を概数で求めよ。 と、いった趣旨の問題文で、授業では、指定がない限り、概数と言われたら上から二桁目か三桁目を四捨五入する様にとの指導があったのを覚えています。 私の解答では、計算が面倒だと思ったのでしょう、半径を有効数字一桁に四捨五入するついでに円周率も3にしてありました。 なぜ間違いなのですか? 小学生の私も多分、先生に抗議に行ったのですが、難しい話をされた記憶がぼんやりと残っているだけで、理由が思い出せません。 円周率3だと、円を正六角形に近似している事になりますが、東京ドームは円でも六角形でもないのだから、どちらに近似しても良いのではないんですか? あの時は、そのうちわかるさって思ってたんですが、数Bまで習って何にも分からないので、きっと今後もいくら教科書が進もうが、分からないままだと思います。 易しく教えてください。

  • 円周率の元の意味は?

    基本的な質問で恐縮です。円周率は円の直径と円周の長さとの比だと思いますが、3.14という数字はそもそもどのような計算式の結果から出た数字なのでしょうか。私が思うに、例えば直径が1の円に内接する6角形の外周の長さの和は3.0になりますが、極端に言えばこれが100角形とした場合とか、1000角形とかにした場合に限りなく3.14に近づくのでしょうか。3.14という数字の出所を教えていただきたいと思います。

  • 円周率の算出方法

    円周率は小数点以下、膨大な桁まで算出されていますが、どうやって算出するのでしょうか?宜しくお願いいたします。 私の想像では円の内接および外接多角形を利用するのかなと思うのですが………。 宜しくお願いいたします。