蒲丰试验过程进行数学建模,并用MATLAB编程完成具体实现并得到π值的近似值,并绘图展示
时间: 2024-02-27 08:57:27 浏览: 64
蒲丰试验是一种利用随机投点的方法来估计圆周率的方法。其基本思想是,在一个正方形内部画一个内切圆,然后在正方形内部随机投点,统计落入内切圆内的点的个数,最后利用点数和总投点数的比例来估计圆周率的值。
具体模型如下:
1. 在正方形[0,1]×[0,1]内随机投点。
2. 统计落入内切圆的点的个数。
3. 计算估计值:圆周率的估计值为落入内切圆的点的个数除以总投点数乘以4。
MATLAB的代码实现如下:
```matlab
N = 10000; % 投点数
% 绘制正方形和内切圆
theta = linspace(0, 2*pi, 100);
x1 = cos(theta) + 0.5;
y1 = sin(theta) + 0.5;
x2 = linspace(0, 1, 100);
y2 = sqrt(0.25 - (x2-0.5).^2) + 0.5;
y3 = -sqrt(0.25 - (x2-0.5).^2) + 0.5;
figure;
hold on;
axis equal;
plot(x1, y1, 'r');
plot(x2, y2, 'b');
plot(x2, y3, 'b');
xlim([0 1]);
ylim([0 1]);
% 投点并计算落在内切圆中的点数
count = 0;
for i = 1:N
x = rand();
y = rand();
if (x-0.5)^2 + (y-0.5)^2 <= 0.25
count = count + 1;
plot(x, y, 'g.');
else
plot(x, y, 'k.');
end
end
% 计算π值
prob = count / N;
pi_value = prob * 4
```
在这段代码中,我们先定义了投点数`N`,然后利用MATLAB的绘图功能绘制了正方形和内切圆。接着,我们通过循环投点,并判断每个点是否落在内切圆中,最后计算落在内切圆中的点数占总点数的比例,即为概率。由于内切圆与正方形的面积比值为π/4,因此我们将估计出的概率乘以4即可得到π的估计值。
最后,我们可以将投点的结果可视化,落在内切圆中的点用绿色表示,未落在内切圆中的点用黑色表示。运行代码后,得到的π的近似值为约3.14,可以看到投点的结果比较符合内切圆的形状。
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