2013年9月13日金曜日

Σ(k=1->n) √k について

忌々しき、√1+√2+√3+・・・・ってやつです。

色々試してみたところ、

① sqrt(n) * (2n+1) / 3

がなかなかいい近似値になりました。
相対誤差はn=18の時点で1%を切ります。


n 厳密値 近似値 相対誤差(%)
5 8.382332347 8.198915917 2.188131207
8 16.30600053 16.02775371 1.70640752
10 22.46827819 22.13594362 1.479127872
20 61.66597781 61.11919138 0.886690596
25 85.63378028 85 0.74010545
50 239.0358006 238.059283 0.408523577
100 671.4629471 670 0.217874584

nが平方数ならば、近似値を使うとルートの計算すら無しで求められますね。

ちなみに、n≧7以上であるなら、こちらを使うのもいいかもしれない。
n=47の時点で相対誤差が0.1%を切ります。

② (n * sqrt(n) + (n+1) * sqrt(n+1)) / 3

なお最初の近似式はこの式のsqrt(n+1) ≒ sqrt(n) としたものです。

さらにさらに、もう少し厳密にしたいならこちらのほうがいいかも。
相対誤差が、n=6で1%, n=30で0.1%, n=146で0.01% を切ります。
まあその分、式も面倒ですけどね。

③ [(n+1)*sqrt(n+1) + n*sqrt(n) -1] /3

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まあ近似式の所以は積分近似です。
③が一番求めるのは簡単だと思います。
えーっと、スターリン近似の導出と似たようなもんです!(書くの面倒ぽよ~

※有効数字云々ですが、いずれの場合もn≧20であれば2桁取っていいと思います。
③ならばn=10から2桁とれるとおもいます。3桁はn=30からかな?

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