المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية
آخر المواضيع المضافة
فاعلية التسويق الإلكتروني E-Marketing Effectiveness 2 فاعلية التسويق الإلكتروني E-Marketing Effectiveness 1 مفهوم التسويق الإلكتروني ومـراحل دورة التسويـق الإلكترونـي مـحـددات التـجـارة الإلكـتـرونـيـة 2 مـحددات التـجـارة الإلكـتـرونـيـة 1 مـشكلات التـجـارة الإلكتـرونـيـة التهديـدات الأمنيـة فـي بيئـة التـجارة الإلكترونـيـة ما ورد في شأن الرسول الأعظم والنبيّ الأكرم سيّدنا ونبيّنا محمّد (صلى الله عليه وآله) / القسم السابع ما ورد في شأن الرسول الأعظم والنبيّ الأكرم سيّدنا ونبيّنا محمّد (صلى الله عليه وآله) / القسم السادس ما ورد في شأن الرسول الأعظم والنبيّ الأكرم سيّدنا ونبيّنا محمّد (صلى الله عليه وآله) / القسم الخامس ما ورد في شأن الرسول الأعظم والنبيّ الأكرم سيّدنا ونبيّنا محمّد (صلى الله عليه وآله) / القسم الرابع التحنيط في عهد الأسرة الثانية والعشرين التحنيط في عهد الأسرة الواحدة والعشرين الحضارة المصرية في العهد اللوبي مثال تطبيقي لنموذج استمارة تحليل المضمون

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية

محمد بن الحسن الزبيدي الإشبيلي
12-08-2015
التشذيب
4-9-2016
وراثة عامل ريسس Inheritance of Resus (Rh) factor
2025-01-07
commissive (adj./n.)
2023-07-08
حملة كيب الشمالية بقيادة ميثوين الحرب بين إنجلترا والبوير (1899-1902)
18-8-2022
الصابئة
2023-06-01

Pi Approximations  
  
1231   04:05 مساءً   date: 9-3-2020
Author : Backhouse, N.
Book or Source : "Note 79.36. Pancake Functions and Approximations to pi." Math. Gaz. 79
Page and Part : ...


Read More
Date: 23-12-2019 768
Date: 4-1-2021 1434
Date: 29-8-2020 1305

Pi Approximations 

Convergents of the pi continued fractions are the simplest approximants to pi. The first few are given by 3, 22/7, 333/106, 355/113, 103993/33102, 104348/33215, ... (OEIS A002485 and A002486), which are good to 0, 2, 4, 6, 9, 9, 9, 10, 11, 11, 12, 13, ... (OEIS A114526) decimal digits, respectively.

Two approximations follow from the near-identity function 3sinx/(2+cosx) evaluated at x=pi/4 and pi/8, giving

pi  approx (12)/7(2sqrt(2)-1)

(1)

 approx (24sqrt(2-sqrt(2)))/(4+sqrt(2+sqrt(2))),

(2)

which are good to 2 and 3 digits, respectively.

Kochanski's approximation is the root of

 9x^4-240x^2+1492

(3)

given by

 pi approx sqrt((40)/3-sqrt(12)) approx 3.141533,

(4)

which is good to 4 digits.

Another curious fact is the almost integer

 e^pi-pi=19.999099979...,

(5)

which can also be written as

 (pi+20)^i=-0.9999999992-0.0000388927i approx -1

(6)

 cos(ln(pi+20)) approx -0.9999999992.

(7)

Here, e^pi is Gelfond's constant. Applying cosine a few more times gives

 cos(picos(picos(ln(pi+20)))) approx -1+3.9321609261×10^(-35).

(8)

Another approximation involving e is given by

 pi approx sqrt(4e-1),

(9)

which is good to 2 decimal digits (A. Povolotsky, pers. comm., Mar. 6, 2008).

An apparently interesting near-identity is given by

 sin(1/(555555) degrees) approx pi×10^(-8),

(10)

which becomes less surprising when it is noted that 555555 is a repdigit, so the above is just a special case of the near-identity

sin((pi/(180))/(d(10^n-1)/9))  approx sin((pi/(180))/(d(10^n)/9))

(11)

 approx pi/(2d)10^(-(n+1))

(12)

with d=5 and n=6.

An approximation involving the golden ratio phi is

pi  approx 6/5phi^2

(13)

= 6/5((sqrt(5)+1)/2)^2

(14)

= 3/5(3+sqrt(5))

(15)

= 3.14164...,

(16)

which is good to 4 digits. A similar approximation due to S. Mircea-Mugurel (pers. comm., Oct. 30, 2002) is given by

 pi approx 4phi^(-1/2)=3.1446...,

(17)

which however is only good to two decimal places. Another approximation involving the golden ratio phi is given by

 pi approx ((802phi-801)/(602phi-601))^4,

(18)

which is good to 7 digits (K. Rashid, pers. comm.).

Some approximations due to Ramanujan include

pi  approx (19sqrt(7))/(16)

(19)

 approx 7/3(1+1/5sqrt(3))

(20)

 approx 9/5+sqrt(9/5)

(21)

 approx ((2143)/(22))^(1/4)=(9^2+(19^2)/(22))^(1/4)=(102-(2222)/(22^2))^(1/4)=(97+1/2-1/(11))^(1/4)=(97+9/(22))^(1/4)

(22)

 approx (63)/(25)((17+15sqrt(5))/(7+15sqrt(5)))

(23)

 approx (355)/(113)(1-(0.0003)/(3533))

(24)

 approx (12)/(sqrt(130))ln[((3+sqrt(13))(sqrt(8)+sqrt(10)))/2]

(25)

 approx (24)/(sqrt(142))ln[(sqrt(10+11sqrt(2))+sqrt(10+7sqrt(2)))/2]

(26)

 approx (12)/(sqrt(190))ln[(3+sqrt(10))(sqrt(8)+sqrt(10))]

(27)

 approx (12)/(sqrt(310))ln[1/4(3+sqrt(5))(2+sqrt(2))(5+2sqrt(10)+sqrt(61+20sqrt(10)))]

(28)

 approx 4/(sqrt(522))ln[((5+sqrt(29))/(sqrt(2)))^3(5sqrt(29)+11sqrt(6))(sqrt((9+3sqrt(6))/4)+sqrt((5+3sqrt(6))/4))^6],

(29)

which are accurate to 3, 4, 4, 8, 8, 9, 14, 15, 15, 18, 23, 31 digits, respectively (Ramanujan 1913-1914; Hardy 1952, p. 70; Wells 1986, p. 54; Berndt 1994, pp. 48-49 and 88-89). Equation (◇) and the similar

 pi approx (66sqrt(2))/(33sqrt(29)-148)

(30)

are also given by Borwein and Bailey (2003, p. 135). Ramanujan also gave

 pi approx (99^2)/(2206sqrt(2))

(31)

(Wells 1986, p. 54).

S. Irvine (pers. comm.) noted that (◇), giving an approximation to pi good to 8 digits, can be written in a pandigital form (i.e., using all digits 0-9 exactly once) as

pi  approx 0+sqrt(sqrt(3^4+(19^2)/(78-56)))

(32)

= (9^2+(19^2)/(22))^(1/4)

(33)

= ((2143)/(22))^(1/4)

(34)

(S. Plouffe, pers. comm.; cf. Wells 1986, p. 54). E. Pegg (pers. comm.) found the pandigital approximation

 0+3+(1-(9-8^(-5))^(-6))/(7+2^(-4))=(233546921420225777694970883318153571)/(74340293968115785654927455866388593)

(35)

which approximates pi to 9 digits. Another pandigital formula is given by

 pi approx 3+4/(28)-1/(790+5/6)=3.14159265392...

(36)

(B. Astle, pers. comm., Jan. 9, 2004), which approximates pi to 9 digits. Surpassing both of these is the pandigital approximation

 2^(5^(.4))-.6-((.3^9)/7)^(.8^(.1)).

(37)

which gives 10 correct digits (B. Ziv, pers. comm., Jul. 7, 2004). A further pandigital approximation is given by

 (ln{[2×5!+(8-1)!]^(sqrt(9))+4!+(3!)!})/(sqrt(67)),

(38)

which is good to 17 digits (G. W. Barbosa, pers. comm.).

M. Schneider (pers. comm., May 6, 2008) found the approximation

 pi approx sqrt(7+sqrt(6+sqrt(5))),

(39)

which is good to 3 decimal digits. P. Lindborg (pers. comm.) noted that the convergent 104348/33125 can be written in the slightly curious form

 (314+142)/(2·3·5·7)(1373)/(13·73),

(40)

which is good to 9 digits.

Other approximations due to E. Pegg include

 pi approx 4-((105)/(166))^(1/3),

(41)

which is good to 6 digits (pers. comm., March 2, 2002) and

 pi approx (22)/(17)+(37)/(47)+(88)/(83),

(42)

which is good to 9 digits (pers. comm., Dec. 30, 2002).

A simple approximation involving the cube root is

 pi approx 31^(1/3),

(43)

which is good to 3 digits (M. Joseph, pers. comm., May 3, 2006). A more exotic one is given by

 pi approx (ln6)^((ln5)^((ln4)^((ln3)^(ln2)))),

(44)

which is good to 4 digits (M. Joseph, pers. comm., May 3, 2006).

Castellanos (1988ab) gives a slew of curious formulas:

pi  approx (2e^3+e^8)^(1/7)

(45)

 approx ((553)/(311+1))^2

(46)

 approx (3/(14))^4((193)/5)^2

(47)

 approx ((296)/(167))^2

(48)

 approx ((66^3+86^2)/(55^3))^2

(49)

 approx 1.09999901·1.19999911·1.39999931·1.69999961

(50)

 approx (47^3+20^3)/(30^3)-1

(51)

 approx 2+sqrt(1+((413)/(750))^2)

(52)

 approx ((77729)/(254))^(1/5)

(53)

 approx (31+(62^2+14)/(28^4))^(1/3)

(54)

 approx (1700^3+82^3-10^3-9^3-6^3-3^3)/(69^5)

(55)

 approx (95+(93^4+34^4+17^4+88)/(75^4))^(1/4)

(56)

 approx (100-(2125^3+214^3+30^3+37^2)/(82^5))^(1/4),

(57)

which are accurate to 3, 4, 4, 5, 6, 7, 7, 8, 9, 10, 11, 12, and 13 digits, respectively. An extremely accurate approximation due to Shanks (1982) is

 pi approx 6/(sqrt(3502))ln(2u)+7.37×10^(-82),

(58)

where u is the product of four simple quartic units.

David W. Hoffman (pers. comm.) gave

 pi approx ((10^(100))/(11222.11122))^(1/193),

(59)

where the numerator is one googol, which is good to 9 digits. The approximations

pi  approx e^(e^(e^(-2)))

(60)

 approx 2+e^(e^(-2))

(61)

give 2 digits (G. von Hippel, pers. comm.).

A sequence of approximations due to Plouffe and Borwein and Bailey (2003, pp. 115 and 134-135) includes

pi  approx 43^(7/23)

(62)

 approx (ln2198)/(sqrt(6))

(63)

 approx ((13)/4)^(1181/1216)

(64)

 approx (689)/(396ln((689)/(396)))

(65)

 approx ln5280sqrt(9/(67))

(66)

 approx ((63023)/(30510))^(1/3)+1/4+1/2(sqrt(5)+1)

(67)

 approx (48)/(23)ln((60318)/(13387))

(68)

 approx (228+(16)/(1329))^(1/41)+2

(69)

 approx (125)/(123)ln((28102)/(1277))

(70)

 approx 3/(sqrt(163))ln(640320)

(71)

 approx ((276694819753963)/(226588))^(1/158)+2

(72)

 approx (ln(640320^3+744))/(sqrt(163)),

(73)

which are accurate to 4, 5, 7, 7, 9, 10, 11, 11, 11, 15, 23, and 30 digits, respectively.

The last expression, which follows from the series expansion of the j-function. Carrying this one step further gives

 -e^(pisqrt(163))+744-196886e^(-pisqrt(163))+...=-640320^3

(74)

 e^(pisqrt(163))(1+196884e^(-2pisqrt(163))) approx 640320^3+744

(75)

 e^(2pisqrt(163))(1+196884e^(-2pisqrt(163)))^2 approx (640320^3+744)^2

(76)

 e^(2pisqrt(163))+2·196884 approx (640320^3+744)^2

(77)

giving

 pi approx (ln[(640320^3+744)^2-2·196884])/(2sqrt(163)),

(78)

which is good to 46 decimal digits (Warda, pers. comm., Nov. 15, 2004).

PiApproximationsSqrt

Interestingly, ln(nint(exp(pisqrt(163n))))/sqrt(163n) gives successively good approximations to pi for larger and larger n (Warda, pers. comm., Nov. 22, 2004). In particular, the number of correct digits for n=1, 2, ... are given by 30, 28, 31, 46, 40, 44, 48, 51, 61, 57, 59, 62, 65 (OEIS A100935).

An approximation due to Stoschek using powers of two and the special number 163 (the largest Heegner number) is given by

 pi approx (2^9)/(163)=(512)/(163) approx 3.1411043,

(79)

which is good to 3 digits. A fraction with small numerator and denominator which gives a close approximation to pi is

 (311)/(99)=3.14141414....

(80)

Some approximations involving the ninth roots of rational numbers include

pi  approx ((4297607660)/(144171))^(1/9)

(81)

 approx ((34041350274878)/(1141978491))^(1/9),

(82)

which are good to 12 and 15 digits, respectively (P. Galliani, pers. comm.).

de Jerphanion (pers. comm.) found

 pi approx ln(23+1/(22)+2/(21))=ln(23+1/6-2/(77))=ln((10691)/(462)),

(83)

which is good to 9 digits, and J. Iuliano found

 pi approx ((19)/(60)+1/(sqrt(3·123449)))^(-1),

(84)

which is good to 11 digits.

Definite integrals giving approximations to pi were considered by Backhouse (1995) and Lucas (2005).

F. Voormanns (pers. comm., Dec. 12, 2003) found the curious astronomical approximation

 pi approx 1/( week)((13 years-6 weeks)/(13 years)+3 weeks),

(85)

which is accurate to 8 digits if the year is taken as exactly 365 days, or 6 digits if the average Gregorian year (365.2425 days) or tropical year (365.242190 days) is used.

Rivera gives other approximation formulas.


REFERENCES:

Backhouse, N. "Note 79.36. Pancake Functions and Approximations to pi." Math. Gaz. 79, 371-374, 1995.

Berndt, B. C. Ramanujan's Notebooks, Part IV. New York: Springer-Verlag, 1994.

Borwein, J. and Bailey, D. Mathematics by Experiment: Plausible Reasoning in the 21st Century. Wellesley, MA: A K Peters, 2003.

Castellanos, D. "The Ubiquitous Pi. Part I." Math. Mag. 61, 67-98, 1988a.

Castellanos, D. "The Ubiquitous Pi. Part II." Math. Mag. 61, 148-163, 1988b.

Contest Center. "Pi Competition." http://www.contestcen.com/pi.htm.

Friedman, E. "Problem of the Month (August 2004)." http://www.stetson.edu/~efriedma/mathmagic/0804.html.

Hardy, G. H. A Course of Pure Mathematics, 10th ed. Cambridge, England: Cambridge University Press, 1952.

Lucas, S. K. "Integral Proofs that 355/113>pi." Gaz. Austral. Math. Soc. 32, 263-266, 2005.

Plouffe, S. "A Few Approximations of Pi." http://pi.lacim.uqam.ca/eng/approximations_en.html.

Ramanujan, S. "Modular Equations and Approximations to pi." Quart. J. Pure. Appl. Math. 45, 350-372, 1913-1914.

Rivera, C. "Problems & Puzzles: Puzzle 050-The Best Approximation to Pi with Primes." http://www.primepuzzles.net/puzzles/puzz_050.htm.

Shanks, D. "Dihedral Quartic Approximations and Series for pi." J. Number. Th. 14, 397-423, 1982.

Sloane, N. J. A. Sequences A002485/M3097, A002486/M4456, A100935, and A114526 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Wells, D. The Penguin Dictionary of Curious and Interesting Numbers. Middlesex, England: Penguin Books, 1986.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.