Случайные числа
ВведениеПсевдослучайные числаПримерыПрограммыСсылки

Простейшее применение псевдослучайных чисел - это метод Монте-Карло. Он появился в 1949 году вместе с публикацией статьи Н. Метрополиса и С. Услама "Метод Монте-Карло". Это статистический метод, который может использоваться для вычисления интегралов, расчёта систем массового обслуживания, решения систем алгебраических уравнений. Основная идея метода состоит в том, что моделируется случайная величина формула, имеющая формула, где A - искомая величина. Для оценивания формула проводят случайныю выборку из множества значений случайной величины. Хорошей оценкой формула является среднее формула. Так как каждый конкретное значение оценки формула носит случайный характер, то часто в качестве ответа указывается интервал и вероятность, с которой точное значение формула попадёт в этот интервал. Такой интервал называется доверительным. Для более точных оценок необходимо, чтобы формула имела возможно меньшую дисперсию. Теперь можно перейти к конкретным примерам.

1. Задача Бюффона.

Классическая вероятностная задача, известная ещё в 18 веке. Пусть на бумаге проведены тонкие параллельные линии на расстоянии h друг от друга. На них случайным образом бросается игла длины l (l < h). Найти вероятность того что игла пересечёт одну из линий.

Решение. Рассмотрим середину иглы. Расстояние от неё до ближайшей прямой обозначим за A. A распределена равномерно на формула. Угол между иглой и прямой обозначим за формула. формула распределена равномерно на формула. Тогда условие пересечения иглой прямой запишется в виде формула.

Рисунок к задаче Бюффона

Площадь под графиком равна формула. Искомая вероятность равна отношению площади под графиком к площади прямоугольника формула, формула. Так как эта вероятность оценивается экспериментально, то можно получить приближённое значение формула. Это обстоятельство привело к тому, что многие математики 18-19 веков ставили такой эксперимент. Компьютерная модель этого опыта служит лишь для демонстрации метода Монте-Карло, так как нельзя получить случайные числа распределённые на формула не зная формула.

2. Вычисление определённых интегралов.

Пусть нам нужно вычислить интеграл формула. Считая G ограниченным в формула множеством, впишем его в n-мерный параллелепипед формула. Введём формула. Тогда формула. Очевидным представляется следующее утверждение: формула, где A - среднее значение f на G, а формула - объём множества G. Среднее значение формула можно оценить, промоделировав большое число m n-мерных случайных величин равномерно распределённых на множестве K. Для этого достаточно получить m*n одномерных случайных величин, распределённых на соответствующих отрезках. Среднее значение формула равно формула, где формула - i-я n-мерная случайная величина. Итак формула, формула. Вычисление простых (чаще одномерных) интегралов методом Монте-Карло не оправдано, так как квадратурные формулы работают быстрее и точнее, но для многократных интегралов эти формулы сильно усложняются, а метод Монте-Карло почти не требует изменений.

Назад Вперёд


Сайт ВГПУ HotLog

Hosted by uCoz