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ビュフォンの針 : ウィキペディア日本語版
ビュフォンの針[びゅふぉんのはり]
ビュフォンの針(ビュフォンのはり、)は18世紀博物学者ジョルジュ=ルイ・ルクレール、コント・ド・ビュフォンが提起した数学上の問題である。
もし床に多数の平行線を引き、そこに針を落すならば、どれかの線と針が交差する確率はどのようになるかという問題である。
積分と幾何学を使ってこの問題は解け、またこの方法を使って、モンテカルロ法円周率の近似値を求められる。
== 解法 ==

数学的な表現では、与えられた長さ ''l'' の針を 距離 ''t'' の平行線の上に落としたときの、線と針が交差する確率を求める問題である。
針の中心から近いほうの線までの距離を ''x'' とし、針と線との角度を θ とする。''x'' が 0 と ''t''/2 の間にある確率密度関数は
: \frac\,dx.
また、角度 θ が 0 とπ/2 の間にある確率密度関数は
: \frac\,d\theta.
2つの確率変数 ''x'' と θ は独立なので、同時確率密度関数は積をとって
: \frac\,dx\,d\theta
である。
:x \le \frac\sin\theta
のときに針と線は交差するので、2重積分をとって針と線の確率を求められる。
t\ge l の場合の確率は
:\int_^ \int_^ \frac\,dx\,d\theta = \frac
となる。針を ''n'' 回落して針と線が ''h'' 回交差したなら、確率は
:\frac = \frac,
であったということなので π の値は
:\pi = \frac.
で求められる。
t < l の場合の確率は
:\int_^ \int_^ \frac\,dx\,d\theta
となる。ここで m(\theta) (l/2)\sin\thetat/2 の最小値である。
この式を解くと t < l の場合は次式を得る。
:\frac = \frac - \frac\left\+1.

抄文引用元・出典: フリー百科事典『 ウィキペディア(Wikipedia)
ウィキペディアで「ビュフォンの針」の詳細全文を読む




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