buffon針的概率演算法

2021-04-13 14:50:34 字數 798 閱讀 5688

根據

buffon

的針的概率演算法,只要在地板上大約落下

150萬根針,每

100次中就有

95次可以將

pi的值估計到

0.01

內,落下的針的長度是地板上的木板寬度的一半。以

n/k作為對

pi的估計。其中

n 是落下的針數,

k 是與木板之間的縫隙相交的針數。請說明可以通過落下兩倍長的針來改進這個演算法,並且以

n/2k

作為對pi

的估計。如果有至少

95%的概率得到

pi的估計值誤差在

0.01

內,需要多少根針?

解: 1、每根針有兩個要素:針的中點的位置,以及針的偏角,一旦這兩個因素確定了,則針的位置也就確定了。

2、設木地板寬度為a,針的長度就是l=a/2,則針的中點到其下方的最近乙個縫隙的距離x在(0, a/2]上均勻分布,而角度在(0, π]上均勻分布。

樣本空間為

針與平行線相交的充要條件是

(見圖1).

所求概率是

,即設總共拋針

n次,出現

k次相交的概率為

。根據de moivre-laplace

中心極限定理,可得隨機變數

服從引數為

n,p的二項分布,則對於任意的x有:,其中

為標準高斯分布的累積函式。

並且將帶入到上式中去,可以得到:

,並將其代入上式,可得

當針的長度等於木板的長度時,

代入,得

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