TROPHIES
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点をばらまくと、円周率になる?
正方形の木箱に、ぴったり入る丸いお盆がはめこまれています。ふるいで豆をまき、お盆(円の内側)に乗った豆を数えて「内側 ÷ 全部 × 4」を計算すると、3.14… に近づいていきます。盤がいっぱいになると、豆は「内側」「外側」の2本の瓶へ。盤の向こうの計数器と瓶、左の黒板に注目。机の上の小物も、さわったり動かしたりできます。
この回の結果
豆をまき終わると、ここに結果が出ます。
どうして円周率になるの?
正方形の1辺を2、円の半径を1にすると、正方形の面積は4、円の面積は π です。 豆を盤のどこにでも同じように(でたらめに)まくと、円の内側に入る豆の割合は、面積の割合 π÷4 に近づきます。 だから「内側 ÷ 全部 × 4」を計算すると、円周率が見積もれます。
豆から計算すると…
円の内側の豆 ÷ 全部の豆 × 4 / 円周率 π は 3.14159265…
一気に置く
落とす演出をとばして、その数だけすぐ盤に置きます(位置は同じく乱数)。
3.14に近づいた?
点線は円周率、緑の線は豆から計算した値です。よこは豆の数(目盛りごとに10倍)、たては計算した値。金色の帯は「ふつうはこの中に入る」目安(だいたい95%)で、豆が増えるほど細くなります。
実験の記録
100・1000・1万・10万粒ちょうどの時点で自動記録。| 豆の数 | 円の内側の数 | π の推定値 | π との差(誤差) |
|---|---|---|---|
| 100粒 | — | — | — |
| 1000粒 | — | — | — |
| 1万粒 | — | — | — |
| 10万粒 | — | — | — |
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モンテカルロ法とは?
ランダムな(でたらめな)実験をたくさん繰り返して、答えを見積もる方法です。 1粒の豆がどこに落ちるかはまったく予測できないのに、たくさん集めると、内側に入る割合は決まった値(π÷4)に近づいていきます。 天気予報、薬の効き目の研究、コンピューターグラフィックスの光の計算など、いまも多くの場面で使われています。
机の左にある「ビュフォンの針」も、偶然から π を見積もる方法です。線を引いた紙に、線の間かくと同じ長さの針を落とすと、針が線をまたぐ確率は 2÷π になります。