モンテカルロ法による円周率の近似
出典: 令和2年度 10月 応用情報技術者試験 午前 問6 (IPA)
円周率 π の値を近似的に求める方法のうち,モンテカルロ法を応用したものはどれか。
- ア 正方形の中に一様乱数を用いて多数の点をとったとき,その点の個数と正方形に内接する円の中にある点の個数の比が,点の個数を多くすると両者の面積比である 4:π に近づくことを用いて求める。
- イ 正方形の中に等間隔に多数の格子点をとったとき,その格子点の個数と正方形に内接する円の中にある格子点の個数の比が,格子点の間隔を細かくすると両者の面積比である 4:π に近づくことを用いて求める。
- ウ 直径 1 の円に内接する正 n 角形の周の長さと円の直径の比が,n を大きくすると π:1 に近づくことを用いて求める。
- エ 直径 1 の円に内接する正 n 角形の面積と円に内接する正方形の面積の比が,n を大きくすると π:2 に近づくことを用いて求める。
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正解: ア
- ア: 一様乱数で多数の点をとり、円の中に入る点の割合から π を求めるのは、モンテカルロ法を応用したものなので正しい答えです。
- イ: 等間隔の格子点を使う方法は、乱数を使っていないのでモンテカルロ法ではありません。
- ウ: 正 n 角形の周の長さを使う方法は、アルキメデスの方法などと呼ばれる幾何的な方法で、乱数を使いません。
- エ: 正 n 角形の面積を使う方法も、乱数を使わない幾何的な方法です。
ポイント
- モンテカルロ法: 乱数 を使って何度も試し (シミュレーションし)、その結果から近似値を求める方法です。
- 正方形の中にランダムに点を打つと、内接する円に入る点の割合は、面積の比 π:4 に近づきます。これを使って π を求められます。