Buffon实验介绍
法国数学家Buffon提出一个问题:设我们有一个以平行且等距木纹铺成的地板(如图),随意抛一支长度比木纹之间距离小的针,求针和其中一条木纹相交的概率。
经Buffon证明此概率与圆周率pi相关,因此Buffon提出的一种计算圆周率的方法——随机投针法。这就是蒲丰投针问题(又译“布丰投针问题”)。
实验步骤
取一张白纸,在上面画上许多条间距为a的平行线。
取一根长度为l(l≤a) 的针,随机地向画有平行直线的纸上掷n 次,观察针与直线相交的次数,记为m。
计算针与直线相交的概率。
实验结果
法国数学家布丰提出的“投针问题”,记载于布丰1777年出版的著作中:“在平面上画有一组间距为a的平行线,将一根长度为l(l≤a)的针任意掷在这个平面上,求此针与平行线中任一条相交的概率。”
布丰本人证明了,这个概率是:
P=2L / πa
(其中π为圆周率)
由于它与π有关,于是人们想到利用投针试验来估计圆周率的值。
证明过程
当Buffon遇上python神器
知道可以通过实验来求出pi,我们就可以用计算机来代替人工手抛啦!
有了numpy生成随机数字,我们就可以解放双手,轻松模拟出上万次实验
代码
// # Created with Python AIimport numpy as npdef buffon(a,l,n): xl = np.pi*np.random.random(n) yl = 0.5*a*np.random.random(n) m = 0 for x,y in zip(xl,yl): if y < 0.5*l*np.sin(x): m+=1 result = 2*l/a*n/m print(f'pi的估计值是{result}') buffon(2,1,100000)