Пытаюсь вычислить частичную сумму знакопеременного ряда К/ (M*M)
, где К=1,-1,1,-1...
Известно, что если М стремится к бесконечности, то сумма ряда равна (Пи*Пи)/12=0.8224670334241132...
(точное значение невозможно, так как есть число Пи.)
И даже получились очень симпатишные результаты!
Но почему-то точность падает на два порядка после 10 в -11 степени. По точности Пи и по разрядности переменных вроде есть запас.
В чем может быть моя ошибка - в типах переменных, в ключах вывода или в методе вычисления? Как это определить?
#include <windows.h>
#include <iostream>
#define _USE_MATH_DEFINES // M_PI = 3.14159265358979323846
#include <math.h>
#include <iomanip>
int main()
{
int N=1, M;
double Summa, Error, Limit, One;
cout << "Вычисление частичной суммы ряда и сравнение её с пределом.\n\n" << endl << endl;
Limit = (M_PI*M_PI)/12;
while (N < 65000)
{
Summa=0;
Error=0;
One=1;
for ( M = 1; M < N; M++)
{
Summa += ( One / (M*M) ); // здесь вычисляем сумму первых членов
One=-One; // ряд знакопеременный
}
Error = Limit - Summa;
cout << "Cумма " << N << " членов ряда = " << setprecision(10) << Summa << "\t Ошибка = " << setprecision(3) << abs(Error) << endl;
N=N+1000; // шаг изменения кол-ва членов частичной суммы
}
cout << " Предел суммы ряда: " << setprecision(16) << Limit << endl;
}
Cумма 1001 членов ряда = 0.8224665339 Ошибка = 5e-007 - больше членов - меньше ошибка
Cумма 2001 членов ряда = 0.8224669085 Ошибка = 1.25e-007
Cумма 3001 членов ряда = 0.8224669779 Ошибка = 5.55e-008
Cумма 4001 членов ряда = 0.8224670022 Ошибка = 3.12e-008
Cумма 5001 членов ряда = 0.8224670134 Ошибка = 2e-008
Cумма 6001 членов ряда = 0.8224670195 Ошибка = 1.39e-008
Cумма 7001 членов ряда = 0.8224670232 Ошибка = 1.02e-008
Cумма 8001 членов ряда = 0.8224670256 Ошибка = 7.81e-009
Cумма 9001 членов ряда = 0.8224670273 Ошибка = 6.17e-009
Cумма 10001 членов ряда = 0.8224670284 Ошибка = 5e-009
...
Cумма 53001 членов ряда = 0.8224670333 Ошибка = 1.29e-010
Cумма 54001 членов ряда = 0.8224670333 Ошибка = 1.03e-010
Cумма 55001 членов ряда = 0.8224670334 Ошибка = 7.2e-011
Cумма 56001 членов ряда = 0.8224670334 Ошибка = 3.42e-011
Cумма 57001 членов ряда = 0.8224670334 Ошибка = 1.24e-011
Cумма 58001 членов ряда = 0.8224670335 Ошибка = 7.14e-011
Cумма 59001 членов ряда = 0.8224670336 Ошибка = 1.49e-010 <- и вдруг...
Cумма 60001 членов ряда = 0.8224670337 Ошибка = 2.54e-010
Cумма 61001 членов ряда = 0.8224670338 Ошибка = 4.06e-010
Cумма 62001 членов ряда = 0.8224670341 Ошибка = 6.43e-010
Cумма 63001 членов ряда = 0.8224670345 Ошибка = 1.07e-009 <- падает точность...
Cумма 64001 членов ряда = 0.8224670355 Ошибка = 2.05e-009
Предел суммы ряда: 0.8224670334241132
msum()
(можно посмотреть как на исполняемый псевдо-код), ещё этот алгоритм используется, чтобы реализоватьmath.fsum()
функцию из стандартной библиотеки.