Algorithme de Borwein

En analyse appliquée, l'algorithme de Borwein est un algorithme conçu par Jonathan et Peter Borwein pour calculer la valeur de . Cet algorithme est l'un de ceux publiés dans leur livre Pi and the AGM – A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity.

Série de Ramanujan-Sato

Ces deux exemples utilisent une série de Ramanujan-Sato. L'algorithme de Chudnovsky associé utilise un discriminant de nombre de classe égal à 1.

Nombre de classe à 2 (1989)

On commence par fixer les paramètres

Alors

Chaque terme supplémentaire de la somme partielle ajoute environ 25 chiffres à la précision.

Nombre de classe à 4 (1993)

On commence par fixer les paramètres

Alors

Chaque terme supplémentaire de la série ajoute environ 50 chiffres au résultat.

Algorithmes itératifs

Convergence quadratique (1984)

On commence par fixer les paramètres

Ensuite, on utilise le processus itératif

Alors pk converge quadratiquement vers π ; c'est-à-dire que chaque itération double approximativement le nombre de chiffres corrects. L'algorithme n'est pas auto-correcteur : chaque itération doit être effectuée avec le nombre souhaité de chiffres corrects pour le calcule de π.

Convergence cubique (1991)

On commence par fixer les paramètres

Ensuite, on itère selon le processus

Alors ak converge cubiquement vers 1/π ; c’est-à-dire que chaque itération triple approximativement le nombre de chiffres corrects.

Convergence quartique (1985)

On commence par fixer les paramètres

Ensuite, on itère selon

Alors ak converge quartiquement vers 1/π ; c’est-à-dire que chaque itération quadruple approximativement le nombre de chiffres corrects. L'algorithme n'est pas auto-correcteur : chaque itération doit être effectuée avec le nombre souhaité de chiffres corrects pour le calcul de π.

Une itération de cet algorithme est équivalente à deux itérations de l'algorithme de Brent-Salamin.

Convergence quintique

On commence par fixer les paramètres

où est le nombre d'or. Ensuite, on itère selon

Alors ak converge quintiquement vers 1/π (c’est-à-dire que chaque itération quintuple approximativement le nombre de chiffres corrects), et on a même l'encadrement suivant :

Convergence nonique

On commence par fixer les paramètres

Ensuite, on itère selon

Alors ak converge noniquement vers 1/π ; c’est-à-dire que chaque itération multiplie approximativement le nombre de chiffres corrects par neuf.

Voir aussi

Références

(en) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en anglais intitulé « Borwein's algorithm » (voir la liste des auteurs).
  1. ↑ (en) Jonathan M. Borwein et Peter B. Borwein, Pi and the AGM – A Study in Analytic Number Theory and Computational Complexity, New York, Wiley, (lire en ligne).
  2. ↑ (en) Bailey, « Peter Borwein: A Visionary Mathematician », Notices of the American Mathematical Society, vol. 70, no 4,‎ , p. 610–613 (ISSN 0002-9920, DOI 10.1090/noti2675)
  3. ↑ (en) Borwein et Borwein, « Class number three Ramanujan type series for 1/π », Journal of Computational and Applied Mathematics, vol. 46, nos 1–2,‎ , p. 281–290 (DOI 10.1016/0377-0427(93)90302-R)
  4. ↑ (en) Jörg Arndt et Christoph Haenel, π Unleashed, Springer-Verlag, (ISBN 3-540-66572-2), p. 236
  5. ↑ Ronald Mak, The Java Programmers Guide to Numerical Computation, Pearson Educational, (ISBN 0-13-046041-9), p. 353
  6. ↑ Henrik Vestermark, « Practical implementation of π Algorithms »,‎ (consulté le )

Liens externes