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A fixed-point iteration method for the number Pi with arbitrary odd order of convergence based on the sine function

General Mathematics 2026-03-18 v1

Abstract

In this paper, we present a fixed point method for high-precision computation of number π\pi based on the sine function. Let PNP\in \mathbb{N}. We define the function: S(x)=x+k=1P(=1k1212)sin(x)2k12k1. S\left(x\right) =x+\sum_{k=1}^{P}\left(\prod_{\ell=1}^{k-1}\frac {2\,\ell-1}{2\,\ell}\right)\frac{\sin\left(x\right)^{2\,k-1}}{2\,k-1}\,. For every initial value x0x_0 sufficiently close to π\pi, the sequence xn+1=xn+S(xn)  ;n=0,1,x_{n+1}=x_n+S\left(x_{n}\right)\;;\,n=0,1,\ldots is converging to π\pi with order of convergence exactly (2P+1)\left(2\,P+1\right). The computational tests we performed demonstrate the efficiency of the method. Zusammenfassung\textbf{Zusammenfassung} In dieser Abhandlung stellen wir ein Fixpunktverfahren zur Berechnung der Kreiszahl π\pi auf Basis der sinus Funktion vor. Es sei PNP\in \mathbb{N}. Wir definieren die Funktion: S(x)=x+k=1P(=1k1212)sin(x)2k12k1  . S\left(x\right) =x+\sum_{k=1}^{P}\left(\prod_{\ell=1}^{k-1}\frac {2\,\ell-1}{2\,\ell}\right)\frac{\sin\left(x\right)^{2\,k-1}}{2\,k-1}\;. F\"ur jeden Startwert x0x_0 hinreichend nahe bei π\pi konvergiert die Folge xn+1=xn+S(xn)  ;n=0,1,x_{n+1}=x_n+S\left(x_{n}\right)\;;\,n=0,1,\ldots gegen π\pi mit Konvergenzordnung genau (2P+1)\left(2\,P+1\right). Anhand von praktischen Berechnungen zeigen wir die Effizienz des Verfahrens. Deutsche Version ab Seite 19\text{Deutsche Version ab Seite 19}

Keywords

Cite

@article{arxiv.2603.15680,
  title  = {A fixed-point iteration method for the number Pi with arbitrary odd order of convergence based on the sine function},
  author = {Alois Schiessl},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.15680},
  year   = {2026}
}

Comments

bilingual: English (18 pages) and German (17 pages)

R2 v1 2026-07-01T11:22:52.808Z