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圓周率近似探索器

把多邊形、Gregory 級數、Nilakantha 級數和蒙特卡洛法放到同一頁裡,比較它們如何一步步逼近圓周率,並同時查看誤差、圖表和采样表。

所有計算都在瀏覽器本地完成。複製分享 URL 後,可以在課堂或自學時重新打開同一組設定。

如果你想在相同目標下直接比較速度,請打開 圓周率演算法競速。如果接下來需要精確十進制前綴,請继续使用 圓周率數字產生器

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3 步開始
  1. 先只選一种方法,用預設輸入跑第一遍。
  2. 同時看近似值、誤差、圖表和下方采样表,不要只盯着最後一個數字。
  3. 想複用同一組設定時,可以換範例,或直接複製 URL。

課堂範例:先做快速演示,再比較級數,最後用可複現的蒙特卡洛說明隨機波動。

多邊形

增加內接正多邊形的邊數,從幾何角度觀察圓周率近似如何改善。

可以先試 6、12、24、96 或 384 邊,觀察周長怎样逐步貼近圓周。

近似值
參考 π
绝對誤差
相對誤差
一致位數
輸入摘要

收敛圖

红色虚線表示參考 π。把圖和下面的采样表一起看,更容易看出不同方法的节奏差异。

采样步驟

步驟 近似值 绝對誤差 相對誤差

講義與板書準备

教學提示

常見問題

為什麼蒙特卡洛法不是精確值?

它使用正方形內的隨機點來估計圓面積,所以結果本質上是模擬值。點數越多通常越穩定,但仍不是解析公式給出的精確結果。

為什麼 Gregory 收敛這麼慢?

Gregory-Leibniz 級數很容易解释,但每新增一項帶來的改進都很小,所以適合教學,不適合速度比賽。

為什麼邊數增加後會更準確?

內接多邊形的形狀會越來越貼近圓,因此它的周長會越來越接近圓周,圓周率估計也會同步改善。

一致位數是什麼意思?

它表示估計值與參考圓周率從最前面開始,有多少位连续相同,直到第一次不同為止。

第一次應該先看哪种方法?

建议先看多邊形,再比較 Gregory 和 Nilakantha,最後用蒙特卡洛法讨论隨機性與可重複性。

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