تاريخ الرياضيات
الاعداد و نظريتها
تاريخ التحليل
تار يخ الجبر
الهندسة و التبلوجي
الرياضيات في الحضارات المختلفة
العربية
اليونانية
البابلية
الصينية
المايا
المصرية
الهندية
الرياضيات المتقطعة
المنطق
اسس الرياضيات
فلسفة الرياضيات
مواضيع عامة في المنطق
الجبر
الجبر الخطي
الجبر المجرد
الجبر البولياني
مواضيع عامة في الجبر
الضبابية
نظرية المجموعات
نظرية الزمر
نظرية الحلقات والحقول
نظرية الاعداد
نظرية الفئات
حساب المتجهات
المتتاليات-المتسلسلات
المصفوفات و نظريتها
المثلثات
الهندسة
الهندسة المستوية
الهندسة غير المستوية
مواضيع عامة في الهندسة
التفاضل و التكامل
المعادلات التفاضلية و التكاملية
معادلات تفاضلية
معادلات تكاملية
مواضيع عامة في المعادلات
التحليل
التحليل العددي
التحليل العقدي
التحليل الدالي
مواضيع عامة في التحليل
التحليل الحقيقي
التبلوجيا
نظرية الالعاب
الاحتمالات و الاحصاء
نظرية التحكم
بحوث العمليات
نظرية الكم
الشفرات
الرياضيات التطبيقية
نظريات ومبرهنات
علماء الرياضيات
500AD
500-1499
1000to1499
1500to1599
1600to1649
1650to1699
1700to1749
1750to1779
1780to1799
1800to1819
1820to1829
1830to1839
1840to1849
1850to1859
1860to1864
1865to1869
1870to1874
1875to1879
1880to1884
1885to1889
1890to1894
1895to1899
1900to1904
1905to1909
1910to1914
1915to1919
1920to1924
1925to1929
1930to1939
1940to the present
علماء الرياضيات
الرياضيات في العلوم الاخرى
بحوث و اطاريح جامعية
هل تعلم
طرائق التدريس
الرياضيات العامة
نظرية البيان
Pi Iterations
المؤلف:
Bailey, D. H.
المصدر:
"The Computation of pi to 29360000 Decimal Digit using Borwein,s, Quartically Convergent Algorithm." Math. Comput. 50
الجزء والصفحة:
...
10-3-2020
1529
may be computed using a number of iterative algorithms. The best known such algorithms are the Archimedes algorithm, which was derived by Pfaff in 1800, and the Brent-Salamin formula. Borwein et al. (1989) discuss
th-order iterative algorithms.
The Brent-Salamin formula is a quadratically converging algorithm.
Another quadratically converging algorithm (Borwein and Borwein 1987, pp. 46-48) is obtained by defining
![]() |
![]() |
![]() |
(1) |
![]() |
![]() |
![]() |
(2) |
and
![]() |
![]() |
![]() |
(3) |
![]() |
![]() |
![]() |
(4) |
Then
![]() |
(5) |
with .
decreases monotonically to
with
![]() |
(6) |
for .
A cubically converging algorithm which converges to the nearest multiple of to
is the simple iteration
![]() |
(7) |
(Beeler et al. 1972). For example, applying to 23 gives the sequence 23, 22.1537796, 21.99186453, 21.99114858, ..., which converges to .
A quartically converging algorithm is obtained by letting
![]() |
![]() |
![]() |
(8) |
![]() |
![]() |
![]() |
(9) |
then defining
![]() |
![]() |
![]() |
(10) |
![]() |
![]() |
![]() |
(11) |
Then
![]() |
(12) |
and converges to
quartically with
![]() |
(13) |
(Borwein and Borwein 1987, pp. 170-171; Bailey 1988, Borwein et al. 1989). This algorithm rests on a modular equation identity of order 4. Taking the special case gives
and
.
A quintically converging algorithm is obtained by letting
![]() |
![]() |
![]() |
(14) |
![]() |
![]() |
![]() |
(15) |
Then let
![]() |
(16) |
where
![]() |
![]() |
![]() |
(17) |
![]() |
![]() |
![]() |
(18) |
![]() |
![]() |
![]() |
(19) |
Finally, let
![]() |
(20) |
then
![]() |
(21) |
(Borwein et al. 1989). This algorithm rests on a modular equation identity of order 5.
Beginning with any positive integer , round up to the nearest multiple of
, then up to the nearest multiple of
, and so on, up to the nearest multiple of 1. Let
denote the result. Then the ratio
![]() |
(22) |
David (1957) credits this result to Jabotinski and Erdős and gives the more precise asymptotic result
![]() |
(23) |
The first few numbers in the sequence {f(n)}" src="https://mathworld.wolfram.com/images/equations/PiIterations/Inline58.gif" style="height:15px; width:37px" /> are 1, 2, 4, 6, 10, 12, 18, 22, 30, 34, ... (OEIS A002491).
Another algorithm is due to Woon (1995). Define and
![]() |
(24) |
It can be proved by induction that
![]() |
(25) |
For , the identity holds. If it holds for
, then
![]() |
(26) |
but
![]() |
(27) |
so
![]() |
(28) |
Therefore,
![]() |
(29) |
so the identity holds for and, by induction, for all nonnegative
, and
![]() |
![]() |
![]() |
(30) |
![]() |
![]() |
![]() |
(31) |
![]() |
![]() |
![]() |
(32) |
REFERENCES:
Bailey, D. H. "The Computation of to
Decimal Digit using Borwein's' Quartically Convergent Algorithm." Math. Comput. 50, 283-296, 1988.
Beeler, M. et al. Item 140 in Beeler, M.; Gosper, R. W.; and Schroeppel, R. HAKMEM. Cambridge, MA: MIT Artificial Intelligence Laboratory, Memo AIM-239, p. 69, Feb. 1972. http://www.inwap.com/pdp10/hbaker/hakmem/pi.html#item140.
Borwein, J. M. and Borwein, P. B. Pi & the AGM: A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity. New York: Wiley, 1987.
Borwein, J. M.; Borwein, P. B.; and Bailey, D. H. "Ramanujan, Modular Equations, and Approximations to Pi, or How to Compute One Billion Digits of Pi." Amer. Math. Monthly 96, 201-219, 1989.
David, Y. "On a Sequence Generated by a Sieving Process." Riveon Lematematika 11, 26-31, 1957.
Sloane, N. J. A. Sequence A002491/M1009 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."
Woon, S. C. "Problem 1441." Math. Mag. 68, 72-73, 1995.