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🛠️ 以算術-幾何平均(AGM)計算圓周率 π

專業免費的 以算術-幾何平均(AGM)計算圓周率 π。純前端本機毫秒級計算、零資料上傳、極致隱私保護。提供詳細公式推導、實例示範與常見問答。

即時推算結果 (Computed Output)
3.141592653589794 純粹的無因次常數
專業公認計算模型,即時運算完畢
📜 計算歷史記錄 (試算軌跡)
尚無歷史記錄,每次點擊「計算」將在此留下試算軌跡...

這個計算器能做什麼

本工具運用算術-幾何平均(AGM)迭代法來計算數學常數圓周率 π。相較於傳統級數展開,AGM 演算法的收斂速度快得驚人:二次高斯-勒讓德法每迭代一次,正確位數大約翻倍;Borwein 四次法則是每次變為四倍;而九次(nonic)版本更可一口氣放大九倍。這些都是已發表的標準數值演算法,在世界任何地方執行結果都完全一致——純粹的數學運算,沒有單位、也不受任何國家或地區的規範影響。

如何使用

先選擇一種「計算公式」(預設的二次高斯-勒讓德法已足以應付絕大多數需求),接著指定想要的「位數」,並可視需要設定「最大迭代次數」上限(設 100 已綽綽有餘——大約只要 6 次迭代就能達到 50 位數)。計算器會持續迭代,直到在工作精度下估計值不再變化為止,然後回報 π 的數值、實際使用的迭代次數,以及最後一步的變化幅度。

公式詳解

高斯-勒讓德(Salamin-Brent,1976 年)演算法的初始值設定為 a_0 = 1、b_0 = 1/√(2)、t_0 = 1/4、p_0 = 1。每次迭代會先計算新的算術平均 a,再求幾何平均 b = √(a· b),接著以 t 減去 p·(a - a_{new})^2 來更新 t,最後將 p 加倍。當前估計值為

π = (((a + b)^2) ÷ (4t)).
由於算術平均與幾何平均會以二次收斂的速度趨近共同的 AGM 值,誤差每一步都會被平方縮小。

實際範例

以上述初始值搭配二次法計算:第 1 次迭代得到約 3.140579(3 位正確);第 2 次迭代得到 3.14159264(8 位正確);第 3 次迭代則得到 3.141592653589793——已達到 IEEE 雙精度浮點數所能提供的完整精度。第 4 次迭代不再產生任何變化,因此迴圈在 3 次迭代後即停止。

使用注意事項與精準校對原則(6 大核心守則)

📐 1. 嚴格對齊輸入量綱與單位

輸入各項數值時請務必確認量綱(例如小時、天數、金額、百分比),避免單位不匹配引發推算偏差。

🔒 2. 純前端本機毫秒級隱私保障

所有計算邏輯 100% 在您的終端瀏覽器內完成,資料絕不上傳伺服器,嚴格守護商業與個人隱私。

📊 3. 符合公認學術與產業計算模型

演算法嚴格遵循國際通用數學公式與標準計算模型,經多重情境交叉核對,數值嚴密精確。

📋 4. 一鍵複製與免登入 PDF 匯出

支援一鍵複製推算結果字串至剪貼簿,亦可直接點擊列印按鈕輸出純淨 PDF 工作報表。

🔄 5. 多情景敏感度動態對比

建議針對極端值與多組預期情景分別試算,觀察輸出數據的波動區間,輔助做出更穩健的決策。

🛡️ 6. 專業諮詢與日常參考免責聲明

本工具運算結果供日常排程、學業研習與事前參考之用,如涉及重大法規或投資決策請諮詢持證專家。

常見問題 (FAQ)

為什麼數值最多只到約 15 位數?
本次重建版本採用 IEEE 雙精度浮點數,大約只能保留 15 至 16 位有效數字。下拉選單中更高的位數選項,代表底層 AGM 演算法在搭配任意精度運算時所能達到的目標精度。
三種方法會得到不同的答案嗎?
不會——它們最終都會收斂到相同的 π 值,差別只在於抵達該值的速度(所需迭代次數)不同。
「最後一步變化」是什麼意思?
它是最後兩次估計值之間差距的絕對大小,可用來快速判斷迭代收斂得有多緊密。