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Zahl Pi XXL

Zahl Pi XXL

Die Rechteck-Methode

Methode

Die einfachste geometrische Methode zur Berechnung von \(\pi\) besteht darin, die Fläche des Viertel-Kreises mit Radius \(1\) von innen und außen durch schmale Rechtecke anzunähern.

Herleitung

Verwendet man \(n\) Rechtecke gleicher Breite, so hat jedes die Breite \(1/n\). Das \(i\)-te innere Rechteck hat nach dem Satz des Pythagoras die Höhe \(\sqrt{1-(i/n)^2}\) und das zugehörige äußere Rechteck hat die Höhe \(\sqrt{1-((i-1)/n)^2}\). Damit ergeben sich die Abschätzungen

\begin{equation*}   \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n \sqrt{1-\Big(\frac{i}{n}\Big)^2} <    \frac{\pi}{4} <    \frac{1}{n} \sum_{i=1}^n \sqrt{1-\Big(\frac{i-1}{n}\Big)^2}   . \end{equation*}

Beispiel

Für \(n=3\) ergibt das z.B.

\begin{equation*}   \frac{1}{3}\Big( \sqrt{1-\Big(\frac{1}{3}\Big)^2} +    \sqrt{1-\Big(\frac{2}{3}\Big)^2} \Big) < \frac{\pi}{4} <    \frac{1}{3} \Big( 1 +   \sqrt{1-\Big(\frac{1}{3}\Big)^2} +\sqrt{1-\Big(\frac{2}{3}\Big)^2} \Big)    \end{equation*}

und damit \(2.25...<\pi<3.58...\)