「モデル化とシュミレーション」の 授業でこれまで学習した内容 (1) 確定的問題 (名所めぐり問題)と 確率的問題 (自動販売機の釣り銭問題) (2) 乱数について (3) コンピュータを使う場合 使わない場合 -1- モンテカルロ法 自然科学の分野で用いられるシュミレーショ ンで、1946年に von Neumann(ノイマン) と Ulam(ウラム)により始められた。 この授業では、モンテカルロ法を円周率 (3.1415・・・・)の計算に応用してみる。 -2- 円の面積を求める方法 1辺の長さが1の正方形内 に、円の4分の1を描く。 その部分の面積を求めて、 4倍すればよい。 小さな正方形に切って、円内の部分を数える 面積の近似値が求まる。 -3- ごまをまいて面積計算 小さな正方形で切る変わりに、 4分円を含む正方形内にM 個のごまを一様にまく。 4分内に入った数 (=S) を数える。 円と正方形の面積比=(4×S)/(4×M) =S/Mと近似できる。 -4- πの計算 円と正方形の面積比=S/M =(π×1×1)/(2×2)=π/4 π= 4×S/M 実際にごまをまいた例では、S=98、 M=120となったので4×S/M=3.27 ( =円周率の近似値) コンピュータではごまの代わりに乱数を使い、 たくさんばらまく。 -5- 表計算ソフトでの演習 (1) 横方向、縦方向の乱数を発生させ、 円周率を計算。 (2) 乱数の発生回数による、円周率の 変化グラフ (3) 正方形内の乱数の分布図 -6-
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