蓝桥杯省赛真题2013年第四届Java本科B组
第04题——黄金连分数
黄金分割数0.61803… 是个无理数,这个常数十分重要,在许多工程问题中会出现。有时需要把这个数字求得很精确。
对于某些精密工程,常数的精度很重要。也许你听说过哈勃太空望远镜,它首次升空后就发现了一处人工加工错误,对那样一个庞然大物,其实只是镜面加工时有比头发丝还细许多倍的一处错误而已,却使它成了“近视眼”!!
言归正传,我们如何求得黄金分割数的尽可能精确的值呢?有许多方法。
比较简单的一种是用连分数:
1
黄金数 = ---------------------
1
1 + -----------------
1
1 + -------------
1
1 + ---------
1 + ...
这个连分数计算的“层数”越多,它的值越接近黄金分割数。
请你利用这一特性,求出黄金分割数的足够精确值,要求四舍五入到小数点后100位。
小数点后3位的值为:0.618
小数点后4位的值为:0.6180
小数点后5位的值为:0.61803
小数点后7位的值为:0.6180340
(注意尾部的0,不能忽略)
你的任务是:写出精确到小数点后100位精度的黄金分割值。
注意:尾数的四舍五入! 尾数是0也要保留!
显然答案是一个小数,其小数点后有100位数字,请通过浏览器直接提交该数字。
注意:不要提交解答过程,或其它辅助说明类的内容。
思路
1、我们根据分数寻找规律,发现分数的分子和分母可以构成斐波那契数列,所以可以转换为求斐波那契数列相邻两项的比值
2、我们要清楚求到斐波那契数列的第几项,n/n+1,n再往上增加,这个比值的小数点后101为是稳定的,也就是不变的。
3、double无法精确到小数点后100位,这里使用大数BigInteger和BigDecimal
代码
import java.math.BigDecimal;
import java.math.BigInteger;
public class Question04 {
public static void main(String[] args) {
BigInteger a = BigInteger.ONE; //a初始化为大数1
BigInteger b = BigInteger.ONE; //b初始化为大数1
//求斐波那契数列的项
for (int i = 3; i < 500; i++) {
BigInteger t = b;
b = a.add(b); //大数的加法用.add()方法
a = t;
}
//求分数的比值小数
//new BigDecimal(a,110)是把大整数a转换成高精度小数,后面的110是转换精度,divide()是除法,BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN是四舍五入
BigDecimal divide = new BigDecimal(a,110).divide(new BigDecimal(b,110), BigDecimal.ROUND_HALF_DOWN);
System.out.println(divide.toPlainString().substring(0,103)); //截取字符串,因为小数有点也算一个元素,所以这里截取103位
}
}
结果
将循环次数不断增大进行测试,直到小数不再变化
i < 200
0.61803398874989484820458683436563811772030917980576286213544862270526046281890244969233401224637257135
i < 300
0.61803398874989484820458683436563811772030917980576286213544862270526046281890244970720720418939113748
i < 400
0.61803398874989484820458683436563811772030917980576286213544862270526046281890244970720720418939113748
i < 500
0.61803398874989484820458683436563811772030917980576286213544862270526046281890244970720720418939113748
可以看出,300以后,这个小数的101位基本就稳定下来了,所以我们进行四舍五入,把8进一,4变为5
答案为:
0.6180339887498948482045868343656381177203091798057628621354486227052604628189024497072072041893911375