モデル化とシュミレーション」の授業でこれまで学習し

「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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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
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