
Benoit Cloitre
Calcul des décimales de Pi : du neuf avec du
vieux !
January 4, 2009
Résumé
En exploitant une idée géométrique très simple, Benoît, toujours aussi prolifique,
améliore l’efficacité de la méthode d’Archimède pour le calcul des décimales de .
Cette approche mélange algorithme et série et permet en théorie d’obtenir une vitesse
de convergence aussi grande que l’on veut. La convergence reste cependant
linéaire.
1 La Formule
Une version moderne de l’algorithme d’Archimède consiste à définir l’algorithme
et
 | (1) |
qui permet de calculer étant donné que
 | (2) |
L’efficacité de la méthode n’est pas mauvaise car la convergence est en . Elle
n’est pas extraordinaire non plus et de nombreuses autres méthodes (algorithmes,
séries..) convergeant aussi linéairement, l’égalent ou la supplantent (sans compter
bien sûr les algorithmes de Salamin-Brent ou autres frères Borwein). Nous proposons
tout de même de partir de cette vieille idée et de calculer les décimales de avec
une vitesse que l’on peut choisir aussi grande que désirée (moyennant un calcul
préalable). Ainsi, pour toute valeur de on a la formule qui suit qui demeure
valable:
 | (3) |
2 Preuve
Nous nous proposons de calculer exactement l’aire hachurée ci-dessous, qui est un
secteur du cercle unité.
Il est facile de voir que cette surface vaut
 | (4) |
En choisissant , on a alors pour tout le cercle divisé en secteurs
égaux et :
 | (5) |
car on retrouve l’aire du cercle unité. D’un autre côté, on a la série connue
:
 | (6) |
soit et
et donc . L’équation 5 devient donc
 | (7) |
Ceci donne une famille de séries convergeant aussi vite que l’on désire vers et
améliore donc l’algorithme d’Archimède .
3 Essais
Pour , si on calcule , alors la
série
 | (8) |
donne environ bonnes décimales de à chaque terme.
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