大學數學實驗報告
最佳分數近似值
班級:09數(4)
姓名:賀明霞
學號:200971010406
指導教師:張貴倉
實驗時間:2023年4月12日
實驗一:對的最佳分數逼近
①試驗目的:本實驗是要研究怎樣用分數近似值去對給定的無理數做最佳逼近,「最佳」就是既要誤差小,又要分母小。例如,對於為例,尋找它的最佳近似值(達到祖沖之的密率為止)。
②實驗工具:mathematic4
③實驗的理論和方法:
是無理數,對於任何乙個無理數,不可能用分數來做它的準確值,只可做他的近似值。要提高精確度,減少誤差,乙個簡單辦法就是增大分母,但分母也不能無限增大,因此,我們要找到最佳的分數逼近,就是既要誤差小,又要分母小。
對於乙個分數的分母,並且誤差,那麼,就是比更佳的分數近似值。反過來,如果的誤差比起分母不超過的其他分數近似值都小,也就是對所有的以及成立,就稱給出了該無理數的最佳逼近。
④實驗題目1:取n=10000,讓分母q依次取遍1到n的整數值.對每乙個分母q,將q四捨五入得到乙個整數p作為分子,從而得到分母為q的最接近的分數近似值p/q.
⑤試驗過程及結果(由於結果太多,因此下只給出實驗結果的部分截圖)
實驗題目2:計算出的絕對值,試驗結果的部分截圖如下:
試驗題目3:並將它們的絕對值進行公升序排列。
試驗題目4:實數的連分數展開:
a. 以為例,先找它的分母為1的最佳近似值,也就是整數近似值,顯然是3,下面尋找比3誤差更小的分數近似值。
b. 已經有了3,則,其中是3 的誤差,,只要找到的最佳分數逼近,再加3就得到的最佳分數逼近。為了尋找與接近的分數,先尋找與接近的整數,顯然是7,於是===。
c. 為了尋找比誤差更小的分數近似值,只需尋找比整數7更接近的的分數來作為的近似值,由於,其中,先找的最佳整數近似值,顯然是16,於是
這就是祖沖之的密率。
試驗中的整數近似值16的誤差,取的整數近似值294,則代替分母16得的更好近似值,
這個過程可以無限的進行下去,得到的越來越精確的分數近似值。
於是可以得到對於乙個正實數a都可用同樣的方法進行展開:
計算得=3.1415926686923----
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