初中直观 · 高中论证拓展 · 概率 · 频率与面积

随机撒点,能量出圆周率吗?

固定种子的伪随机点均匀分布于单位正方形,四分之一圆面积比为π/4。增加随机点,看圆内占比怎样变化。

问题的来处20世纪中叶 · 蒙特卡洛方法

蒙特卡洛圆周率:问题从哪里来?

乌拉姆、冯·诺依曼等发展用随机抽样解决计算问题的方法。圆周率的撒点实验把难直接测的面积比转换成落点比例。

读一段背景,带着问题动手

乌拉姆、冯·诺依曼等发展用随机抽样解决计算问题的方法。圆周率的撒点实验把难直接测的面积比转换成落点比例。

本页使用固定种子的伪随机序列,便于复现。点更多通常使误差尺度下降,但不保证每增加一个点都更准。

现在,换你来试增加随机点,看圆内占比怎样变化。 固定其他条件,亲手将投点数分别设为100和1500,各核验一次;样本更多时,误差一定每次都减小吗?

蒙特卡洛圆周率

M27 / 概率
今天的问题

样本更多时,误差一定每次都减小吗?

独立探索要做什么?

增加随机点,看圆内占比怎样变化。 固定其他条件,亲手将投点数分别设为100和1500,各核验一次;样本更多时,误差一定每次都减小吗?

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从2000到50 逐步改变投点数;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
青点:圆内金点:圆外圆弧:单位四分之一圆
看这里 · π的抽样估计3.12

圆内234/300,π估计3.12000;波动不是模型失效。

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

π的抽样估计
3.12
圆内点数
234
与π的误差
-0.0216

圆内234/300,π估计3.12000;波动不是模型失效。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

本实验以装置几何与上方读数作为证据。

换个条件,再想一步

换一个种子,估计值是否完全相同?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

π估计=4N圆内/N;随机误差可涨可落,增加样本不保证每一步更准。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

样本更多时,误差一定每次都减小吗?

换个条件,再试一次

换一个种子,估计值是否完全相同?

看哪里?

本题是平面数学构造。三维将同一构造放入空间,便于换角度看;证明仍依据二维关系。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识概率 · 频率与面积涉及的量与单位:投点数(无量纲)、随机种子(无量纲)。初中直观 · 高中论证拓展为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:增加随机点,看圆内占比怎样变化。

再做定量:保持其他条件,比较投点数与π的抽样估计(无量纲),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

π估计=4N圆内/N;随机误差可涨可落,增加样本不保证每一步更准。

对照核验提示:少量投点:投点数 100 ;更多投点:只改变投点数 1500 。按这些题设自己操作并比较π的抽样估计,不把参考情景当个人完成。

适用范围:圆内234/300,π估计3.12000;波动不是模型失效。

Wolfram MathWorld · 相关词条(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。