mを自然数、nを100以下の自然数、πを円周率とするとき、 |n/m−π|の最小値を与えるm,nの値を求めよ。 22/7がπの近似値として有名なのですが、これを求める方法は何かあるでしょうか?
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No.83303 - 2022/09/03(Sat) 00:44:38
| ☆ Re: 円周率の近似 / らすかる | | | 以前考えた方法があります。 円周率の連分数展開は[3,7,15,1,292,1,1,1,2,1,3,1,14,2,…] なので、これを途中で打ち切った [3],[3,7],[3,7,15],[3,7,15,1],[3,7,15,1,292],… は円周率に収束する近似分数列になります。 ただし、これは「より近い“次の”分数」をすべて網羅していませんので、 分子(or分母)の範囲が指定されているときに 最も近い分数を探すのには不都合です。 しかし、この連分数列を打ち切った列の末尾を半分から順次増やしていけば 「より近い“次の”分数」がすべて得られます。 整数部は(あまり意味がありませんので)半分にしないものとして、 [3], [3,4],[3,5],[3,6],[3,7], [3,7,8],[3,7,9],[3,7,10],[3,7,11],[3,7,12],[3,7,13],[3,7,14],[3,7,15], [3,7,15,1], [3,7,15,1,146],[3,7,15,1,147],… は分子(or分母)の小さい順に「より近いもの」をすべて含む数列になります。 ※末尾が偶数のときのちょうど半分は、一つ前より誤差が大きいことがあります。 ※でも上の[3,7,15,1,146]はたまたま[3,7,15,1]より誤差が小さいです。
連分数ではイメージがわかりにくいと思いますので、分数に直したものを書きます。 最初の方の[3],[3,7],[3,7,15],[3,7,15,1],[3,7,15,1,292],…は 3, 22/7, 333/106, 355/113, 103993/33102, … となっていて、間の13/4,16/5などを含んでいません。 後者の[3],[3,4],[3,5],[3,6],[3,7],[3,7,8],[3,7,9],…は 3, 13/4, 16/5, 19/6, 22/7, 179/57, 201/64, … のように「一つ前より誤差の少ない“次の”分数」の分数列になっています。 従ってこの処理により、分子≦100では22/7が最良近似分数であることがわかります。
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No.83304 - 2022/09/03(Sat) 02:48:22 |
| ☆ Re: 円周率の近似 / 大西 | | | らすかるさんありがとうございます。
連分数列を打ち切った列の末尾を半分から順次増やしていくところが素晴らしい発想ですね。
説明も理解することができました。 ありがとうございました。
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No.83305 - 2022/09/03(Sat) 09:23:38 |
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