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阿基米德递推公式


ArchimedesRecurrence

a_nb_n 分别为 外切内接 n-边形 的 周长,以及 a_(2n)b_(2n) 分别为 外切内接 2n-边形 的 周长。则

a_(2n)=(2a_nb_n)/(a_n+b_n)
(1)
b_(2n)=sqrt(a_(2n)b_n).
(2)

第一个公式源于以下事实:在 半径r=1 上,多边形 的边长为

s_R=2tan(pi/n)
(3)
s_r=2sin(pi/n),
(4)

因此

a_n=2ntan(pi/n)
(5)
b_n=2nsin(pi/n).
(6)

但是

(2a_nb_n)/(a_n+b_n)=(2·2ntan(pi/n)·2nsin(pi/n))/(2ntan(pi/n)+2nsin(pi/n))
(7)
=4n(tan(pi/n)sin(pi/n))/(tan(pi/n)+sin(pi/n)).
(8)

使用恒等式

 tan(1/2x)=(tanxsinx)/(tanx+sinx)
(9)

则得到

 (2a_nb_n)/(a_n+b_n)=4ntan(pi/(2n))=a_(2n).
(10)

第二个公式源于

 sqrt(a_(2n)b_n)=sqrt(4ntan(pi/(2n))·2nsin(pi/n)).
(11)

使用恒等式

 sinx=2sin(1/2x)cos(1/2x)
(12)

得到

sqrt(a_(2n)b_n)=2nsqrt(2tan(pi/(2n))·2sin(pi/(2n))cos(pi/(2n)))
(13)
=4nsqrt(sin^2(pi/(2n)))
(14)
=4nsin(pi/(2n))
(15)
=b_(2n).
(16)

连续应用得到 阿基米德算法,该算法可用于提供对 圆周率 (pi) 的逐次逼近。


另请参阅

阿基米德算法, 圆周率

使用 探索

参考文献

Dörrie, H. 100 个初等数学难题:其历史和解答。 纽约:Dover,第 186 页,1965 年。

在 中被引用

阿基米德递推公式

请引用为

Weisstein, Eric W. "阿基米德递推公式。" 来自 MathWorld--一个 Wolfram 网络资源。 https://mathworld.net.cn/ArchimedesRecurrenceFormula.html

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