本题要求编写程序,计算序列部分和 4∗(1−1/3+1/5−1/7+...) ,直到最后一项的绝对值小于给定精度eps。 输入格式: 输入在一行中给出一个正实数eps。 输出格式: 在一行中按照“Pi = pi”的格式输出部分和的值pi,精确到小数点后四位。题目保证输入数据和计算结果均不超过双精度范围。
时间: 2025-03-22 13:17:46 浏览: 27
### 实现求解 4 * (1 - 1/3 + 1/5 - 1/7 + ...) 部分和至误差小于给定值 `eps`
以下是基于 C++ 编程语言的一个实现方案,该代码逻辑遵循了引用中的描述[^2]并扩展其功能以适应新的需求。
#### 解决方案
为了满足题目要求,可以设计如下程序结构:
1. 初始化变量用于存储当前项的值以及累加的结果。
2. 使用循环逐步增加每一项的贡献,直到新增项的影响低于指定精度 `eps`。
3. 输出最终结果作为 π 的近似值。
下面是完整的代码示例:
```cpp
#include <iostream>
#include <cmath> // 提供fabs函数支持绝对值运算
using namespace std;
int main() {
double term = 1.0, sum = 0.0, eps;
cout << "请输入目标精度(eps): ";
cin >> eps;
int sign = 1; // 控制正负号交替变化
while (fabs(term) >= eps) { // 当前项大于等于所需精度时继续迭代
sum += term; // 将当前项加入总和
sign *= -1; // 切换符号
term = sign / ((double)(sign + 3)); // 计算下一项
// 更新term为下一个分数形式(-1)^k/(2*k+1)
}
double pi_approximation = 4 * sum; // 结果乘以四得到π的估计值
cout.precision(15); // 设置输出精度到小数点后十五位
cout << "PI的近似值为: " << pi_approximation << endl;
return 0;
}
```
上述代码实现了莱布尼茨级数公式 \( \pi = 4\left(1-\frac{1}{3}+\frac{1}{5}-\frac{1}{7}+\cdots\right)\),并通过控制每一步增量大小不超过设定阈值 `eps` 来终止计算过程。
#### 关键点解释
- **初始化**: 变量 `term` 表达式的第一项即为 1;`sum` 存储累积的部分和初始设零。
- **条件判断**: 循环持续执行只要新添加进去的那一部分仍然显著影响整体结果(`fabs(term)>=eps`)。
- **更新机制**: 每次循环内部调整符号(sign), 并重新定义即将要处理的新单元格位置及其对应的倒数值。
此方法有效减少了不必要的多余操作次数,在达到预期精确程度之前停止进一步精炼步骤。
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