"산술 기하 평균을 이용한 원주율의 계산"의 두 판 사이의 차이

수학노트
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<h5>타원적분에 대한 르장드르 항등식</h5>
 
<h5>타원적분에 대한 르장드르 항등식</h5>
  
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For <math>\phi\!</math> and <math>\theta\!</math> such that <math>\phi+\theta={1 \over 2}\pi\!</math> Legendre proved the identity:
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For <math>\phi\!</math> and <math>\theta\!</math> such that <math>\phi+\theta={1 \over 2}\pi\!</math>
  
 
 
 
 
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<h5>타원적분과 A</h5>
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<h5>타원적분과 AGM의 관계</h5>
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<math>K(k)=\frac{\pi}{2M(1,\sqrt{1-k^2})}</math>
  
 
 
 
 
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한편, <math>a_{n+1}={a_n+b_n \over 2}</math>,  <math>b_{n+1}=\sqrt{a_n b_n}</math> , 
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<math>\!</math>, <math>\!</math>, which both converge to the same limit.<br> If <math>\!</math> and <math>b_0=\cos\phi\!</math> then the limit is <math>{\pi \over 2K(\sin\phi)}\!</math> where <math>K(k)\!</math>
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2009년 3월 28일 (토) 10:58 판

간단한 소개
  • AGM을 활용하여 파이값을 빠르게 계산할 수 알고리즘
  • lemniscate 적분 에서, 다음과 같은 사실을 알 수 있음

\(\frac{\pi }{\omega}=1.1981402347\cdots=AGM(1,\sqrt{2})\)

\(\frac{\omega}{2} = \int_{0}^{1} \frac{1}{\sqrt{1-t^4}}\ dt = 1.31102877714605...\)

 

 

타원적분에 대한 르장드르 항등식

For \(\phi\!\) and \(\theta\!\) such that \(\phi+\theta={1 \over 2}\pi\!\)

 

\[K(\sin \phi) E(\sin \theta ) + K(\sin \theta ) E(\sin \phi) - K(\sin \phi) K(\sin \theta) = {1 \over 2}\pi\!\]

 

 

 

타원적분과 AGM의 관계

\(K(k)=\frac{\pi}{2M(1,\sqrt{1-k^2})}\)

 

한편, \(a_{n+1}={a_n+b_n \over 2}\),  \(b_{n+1}=\sqrt{a_n b_n}\) , 

 

 

\(\!\), \(\!\), which both converge to the same limit.
If \(\!\) and \(b_0=\cos\phi\!\) then the limit is \({\pi \over 2K(\sin\phi)}\!\) where \(K(k)\!\)


 

 

가우스-살라민 알고리즘

[/pages/1939326/attachments/1341696 Salamin.jpg]

 

 

 

 

 

또다른 알고리즘

[/pages/1939326/attachments/1332480 piagm.JPG]

 

  • 위에 정의된 수열 \(\pi_n\)은 파이로 수렴하게 된다. 다음은 다섯번째 항까지 계산한 결과.

\(\pi_1=3.1426067539416226007907198236183018919713562462772\)
\(\pi_2=3.1415926609660442304977522351203396906792842568645\)
\(\pi_3=3.1415926535897932386457739917571417940347896238675\)
\(\pi_4=3.1415926535897932384626433832795028841972241204666\)
\(\pi_5=3.1415926535897932384626433832795028841971693993751\)

  • 한번씩 계산할 때마다, 대략 두 배 정도 정확한 자리수
  • 9번째까지 계산한다면, 1000자리 이상의 파이값을 계산
  •  
관련된 학부 과목과 미리 알고 있으면 좋은 것들

 

관련된 대학원 과목

 

 

관련된 다른 주제들

 

표준적인 도서 및 추천도서

 

 

위키링크

 

참고할만한 자료
  • Computation of pi Using Arithmetic-Geometric Mean (pdf)
    • E. Salamin
    • Mathematics of Computation 30(1976) 565-570
  • Multiple-precision zero-finding methods and the complexity of elementary function evaluation
    • R. P. Brent
    • Analytic Computational Complexity (edited by J. F. Traub), Academic Press, New York, 1975, 151–176
  • The arithmetic-geometric mean of Gauss (pdf)
    • D.A. Cox
    • UEnseignement Math. 30 (1984) 275-330
  • Gauss and the arithmetic-geometric mean
    • D.A. Cox
    • Notices Amer. Math. Soc. 32(2) (1985) 147-151
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