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コイントスで円周率の近似値を求める方法 (実用性はナシ)

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大量の偶数枚のコインを用意して,コイントスにより円周率の近似値を求める方法をご紹介します.

2N枚のコインを用意して同時に投げる.このとき,オモテ面が出た枚数がちょうど半分である確率をPNとする.このとき,N とすれば,1NPN2πとなる.

PNは,2N回コインを投げて,N回のみオモテ面が出る確率と同じ.
よって,PN=2NCN(12)N(12)N=2NCN4Nとなる.
したがって,limNNPN=limNN2NCN4N=limNN(2N)!4N(N!)2=limN(1π(2N)!e2N4πN(2N)2N(2πN)N2N(N!)2e2N).
Stirlingの公式から,limN(2N)!e2N4πN(2N)2N=limN(2πN)N2N(N!)2e2N=1より,
limN(1π(2N)!e2N4πN(2N)2N(2πN)N2N(N!)2e2N)=1π.
よって,limN1NPN2=π.

この証明の他にも中心極限定理から説明する方法もあります.
ただし,この方法は収束が非常に遅く,1万枚のコインを使って1億回投げるPythonシミュレートをしてみましたが,近似値3.1335565941744385までしか得られませんでした.

投稿日:2023726
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Mathお
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