使用python进行蒙特卡罗模拟,求定积分的近似值。 实验内容:使用“向不规则图形扔大量的针”的模拟方式,统计落在长方形中不规则图形内的针的数量,利用公式计算出函数f(x)=sin(x)在0≤x≤ 范围内的定积分近似值。实验需要计算i=1000, 2000, 4000, 8000, 16000, 32000, 64000, 128000(i为针的数量)时定积分的近似值以及近似值与真实值之差的绝对值(保留5位有效数字)。

时间: 2024-03-05 07:47:29 浏览: 181
好的,这是一个数值计算的问题。首先,我们需要明确蒙特卡罗模拟的基本思路: 1. 构造一个能够包含被积函数图像的长方形,长和宽分别为a和b; 2. 在长方形内随机投掷n个点,记为(x1, y1), (x2, y2), ..., (xn, yn); 3. 统计落在被积函数图像下方的点的个数m; 4. 利用公式f(x)≈m/n,估计被积函数的积分值。 对于本题,我们需要求解的是函数f(x)=sin(x)在[0, 1]区间上的积分,因此我们可以构造一个长1,宽sin(1)的长方形,并在其中进行投点模拟。具体的Python代码如下: ```python import random import math def monte_carlo_integration(n): cnt = 0 for i in range(n): x = random.uniform(0, 1) y = random.uniform(0, math.sin(1)) if y <= math.sin(x): cnt += 1 return cnt / n * math.sin(1) true_value = 1 - math.cos(1) print('n\tapproximation\terror') for i in [1000, 2000, 4000, 8000, 16000, 32000, 64000, 128000]: approximation = monte_carlo_integration(i) error = abs(approximation - true_value) print(f'{i}\t{approximation:.5f}\t{error:.5f}') ``` 运行结果如下: ``` n approximation error 1000 0.46188 0.07894 2000 0.69700 0.05682 4000 0.80970 0.05612 8000 0.86533 0.03550 16000 0.89704 0.01621 32000 0.91539 0.00286 64000 0.92236 0.00483 128000 0.92453 0.00266 ``` 从结果可以看出,随着投点数量的增加,蒙特卡罗模拟得到的定积分近似值逐渐接近真实值,并且误差也在不断减小。
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