首先,蒙特卡洛方法是一种数值计算方法,其次,它的理论基础是概率论和数理统计
下面先看两个例子,都是转来的哈:
1、在广场上画一个边长一米的正方形,在正方形内部随意用粉笔画一个不规则的形状,呃,能帮我算算这个不规则图形的面积么?蒙特卡洛(Monte Carlo)方法便是解决这个问题的巧妙方法:随机向该正方形内扔N(N 是一个很大的自然数)个黄豆,随后数数有多少个黄豆在这个不规则几何形状内部,比如说有M个。那么,这个奇怪形状的面积便近似于M/N,N越大,算出来的值便越精确。
2、蒲丰投针:
1777年法国科学家蒲丰提出的一种计算圆周率的方法——随机投针法,即著名的蒲丰投针问题。 这一方法的步骤是:
1) 取一张白纸,在上面画上许多条间距为d的平行线。
2) 取一根长度为l(l<d) 的针,随机地向画有平行直线的纸上掷n次,观察针与直线相交的次数,记为m
3)计算针与直线相交的概率p.
由概率学知 p=m/n; 同时,他也证明了 p=2l/(πd) π为圆周率
那么,通过这个投针实验,就可以计算出圆周率的近似值。当增加实验次数时,近似值越精确。
、、、、、、
由以上的两个例子,蒙特卡洛计算方法的本质是:通过做随机试验的方式,用不确定的值来逼近确定的值。为什么要这样?因为现实中,有些确实的值,我们很难或无法得到。
那么不确定的值是怎么来的呢?做随机实验,可以得到某事件发生的概率,而这个概率,和某确定值有联系。
目前,这个随机实验可以在计算机上模拟进行,这样允许做次数非常高的模拟。
下面就引用一下比较标准的定义吧,理解了上面的知识,就不难理解这个定义了:
Monte Carlo方法的基本思想是首先建立一个概率模型,使所求问题的解正好是该模型的参数或其他有关的特征量. 然后通过模拟一统计试验, 即多次随机抽样试验 (确定 m和 n) ,得到实验结果,统计出某事件发生的百分比.只要试验次数很大,该百分比便近似于事件发生的概率.这实际上就是概率的统计定义.最后,利用建立的概率模型,求出要估计的参数.蒙特卡洛方法属于试验数学的一个分支.(或另一种说法,根据概率模型和对其抽样后,需要确定一个随机变量,做为所求解的估计量。)
注:关于第二步的模拟实验,模拟实验其实是随机抽样,和现实实验是不一样的,既然由计算机完成,本质就是计算了。关于随机抽样,也就是计算出一系列值,做为实验的结果;而这些值,来自服从某一分布的随机变量。
为什么需要一系列值呢?因为第一步得出的是概率模型,而概率一般由频率来示,而数学期望是样本均值来表示,频率和样本均值都是由实验结果的数值计算得到的。
有一种方法是直接抽样法,前提是得到均匀分布U(0,1)的一个值,之后通过公式 计算得到来自任意分布的一个值。了解了这个,上面就好理解了。
https://blog.sciencenet.cn/blog-741917-626603.html
上一篇:
质量控制和质量保证下一篇:
随机变量