26374

Ме́тод Мо́нте-Ка́рло

Доклад

Информатика, кибернетика и программирование

При проведении анализа по методу МонтеКарло компьютер использует процедуру генерации псевдослучайных чисел для имитации данных из изучаемой генеральной совокупности. В математической литературе часто используется термины последовательность случайных чисел или просто случайные числа . Если использовать точные термины то можно говорить только о случайной последовательности чисел или о случайном значении параметров. Однако в литературе широко используется термины случайные числа и последовательность случайных чисел и это означает что каждое...

Русский

2013-08-18

42.5 KB

2 чел.

Ме́тод Мо́нте-Ка́рло (методы Монте-Карло, ММК) — общее название группы численных методов, основанных на получении большого числа реализаций стохастического (случайного) процесса, который формируется таким образом, чтобы его вероятностные характеристики совпадали с аналогичными величинами решаемой задачи. Используется для решения задач в областях физики, математики, экономики, оптимизации, теории управления и др.

Специальный метод изучения поведения заданной статистики при проведении многократных повторных выборок, существенно использующий вычислительные возможности современных компьютеров. При проведении анализа по методу Монте-Карло компьютер использует процедуру генерации псевдослучайных чисел для имитации данных из изучаемой генеральной совокупности. Процедура анализа по методу Монте-Карло модуля Моделирование структурными уравнениями строит выборки из генеральной совокупности в соответствии с указаниями пользователя, а затем производит следующие действия:

Для каждого повторения по методу Монте-Карло:

Имитирует случайную выборку из генеральной совокупности,

Проводит анализ выборки,

Сохраняет результаты.

После большого числа повторений, сохраненные результаты хорошо имитирует реальное распределение выборочной статистики. Метод Монте-Карло позволяет получить информацию о выборочном распределении в случаях, когда обычная теория выборочных распределений оказывается бессильной.

ВЕРОЯТНОСТНАЯ МОДЕЛЬ [stochastic, probabilistic model] — 1. Модель, которая в отличие от детерминированной модели содержит случайные элементы (см. Случайная величина). Таким образом, при задании на входе модели некоторой совокупности значений, на ее выходе могут получаться различающиеся между собой результаты в зависимости от действия случайного фактора (см. также Неопределенность, Помехи). Другое название В. м. — стохастические модели.

Метод Монте-Карло

При реализации на ЭВМ статистического моделирования возникает задача получения (генерирования) на ЭВМ случайных числовых последовательностей с заданными вероятностными характеристиками, в которых каждое число – это имитация случайного значения какого-либо параметра реального процесса или системы, подверженного случайным возмущениям.

Генерирование на ЭВМ таких случайных числовых последовательностей получило название "метод Монте-Карло".

В математической литературе часто используется термины "последовательность случайных чисел" или просто "случайные числа".

Однако, если проанализировать эти термины с философской точки зрения, то можно спросить: а есть ли такой объект как случайное число? Число 2 – это случайное число? Или число 17 – это случайное число? Конечно, нет. Если использовать точные термины, то можно говорить только о случайной последовательности чисел или о случайном значении параметров. Однако, в литературе широко используется термины "случайные числа" и "последовательность случайных чисел", и это означает, что каждое число было получено самым произвольным образом, без всякой связи с другими членами последовательности, и что у него есть определенная вероятность оказаться в заданном интервале.

Раньше ученые, нуждавшиеся для своей работы в случайных числах, раскладывали карты, бросали кости или вытаскивали шары из урны, которую предварительно как следует трясли. В 1927 году Л. Типпетт опубликовал таблицы, содержащие свыше 40 000 случайных чисел, взятых произвольно из отчетов по переписи. Позже были сконструированы специальные машины, механически вырабатывающие случайные числа. В 1955 году компания RAND Corporation опубликовала хорошо известные таблицы с миллионом случайных чисел, полученных одной из таких машин.

После создания ЭВМ начались поиски эффективных алгоритмов получения (генерирования на ЭВМ) последовательностей случайных чисел, пригодных для программной реализации.

Последовательности случайных чисел, вырабатываемые детерминистскими способами (т. е. с помощью специальных алгоритмов) называются псевдослучайными или квазислучайными. В дальнейшем мы будем их называть просто случайными последовательностями, понимая, что они просто производят впечатление случайных.

Задачу генерирования случайных чисел на ЭВМ с заданным законом распределения решают в несколько этапов:

Вначале получают последовательность равномерно распределенных на интервале [0, 1] псевдослучайных чисел.

Из равномерно распределенной последовательности получают последовательность псевдослучайных чисел с заданным законом распределения в заданном интервале.

Равномерным называется такое распределение, при котором каждое возможное случайное число равновероятно. Обычно, если специально не оговорен закон распределения случайных чисел, то обычно имеют в виду равномерное распределение.

Сущность алгоритмических методов получения равномерно распределенных псевдослучайных чисел заключается в том, что псевдослучайные числа получают с помощью некоторой рекуррентной формулы  xi+1 = f (xi),

где каждое следующее (i+1)-e значение образуется из предыдущего (или группы предыдущих) путем применения некоторого алгоритма, содержащего логические и арифметические операции.

Известно большое количество имитации равномерного распределения (методы вычетов, суммирования, усечения, перемешивания). Общими для всех этих методов являются требования:

  1.  Количество операций для получения каждого псевдослучайного числа должно быть минимальным;
  2.  Случайные числа генерируются как можно менее коррелированными, а их распределение – близким к равномерному

Метод середины квадрата

Первым алгоритмический метод получения равномерно распределенных псевдослучайных чисел предложил Джон фон Нейман (один из основоположников кибернетики). Метод получил название "метод середины квадрата" .

Суть метода: предыдущее случайное число возводится в квадрат, а затем из результата извлекаются средние цифры.

Например:

и т.д.

Как видно метод середины квадрата довольно хорошо должен "перемешивать" предыдущее число. Однако он имеет недостатки:

  1.  Если какой-нибудь член последовательности окажется равным нулю, то все последующие члены также будут нулями.
  2.  Последовательности имеют тенденцию "зацикливаться", т. е. в конце концов, образуют цикл, который повторяется бесконечное число раз.

Свойство "зацикливаться" присуще всем последовательностям, построенных по рекуррентной формуле xi+1=f(xi).

Повторяющийся цикл называется периодом. Длина периода у различных последовательностей разная. Чем больше, тем лучше.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

26078. Бухгалтерский и налоговый учет амортизации основных средств 39 KB
  Амортизационные отчисления это денежное выражение размера амортизации которое должно соответствовать степени износа основных фондов. Норма амортизации это установленный размер амортизационных отчислений за определенный период времени по конкретному виду основных средств выраженных как правило в процентах к балансовой стоимости. Объектами для начисления амортизации являются объекты основных средств находящиеся в организации на праве собственности хозяйственного ведения оперативного управления.
26079. Бюджетная система РФ‚ её структура и принципы функционирования 35.5 KB
  Согласно БК РФ все действующие на территории Российской Федерации бюджеты представляют в совокупности определенную систему которая называется бюджетной системой которая состоит из бюджетов трех уровней: первый уровень федеральный бюджет и бюджеты государственных внебюджетных фондов; второй уровень бюджеты субъектов Российской Федерации и бюджеты территориальных государственных внебюджетных фондов; третий уровень местные бюджеты ст. Правовая форма бюджетов всех уровней описывается в статье 11. Бюджет субъекта Российской Федерации и...
26080. Оформление результатов аудиторской проверки 49 KB
  В акте аудиторской проверки с достаточной подробностью и доказательностью однако без включения малосущественных деталей аудиторы сообщают клиенту о проделанной работе о ее основных направлениях и о том какие из этих направлений подвергнуты сплошной проверке а какие выборочной. Акт аудиторской проверки является строго конфиденциальным документом с содержанием которого аудиторы не вправе без согласия на это клиента знакомить третьих лиц за исключением случаев предусмотренных действующим законодательством выявление хищений...
26081. Горизонтальный, вертикальный и трендовый анализ баланса 28 KB
  Изменение удельного веса отдельных статей позволяет отслеживать и прогнозировать структурные изменения в составе активов и их источников покрытия. Анализ динамики валюты баланса структуры активов и пассивов организации позволяет сделать ряд важных выводов необходимых как для осуществления текущей финансовохозяйственной деятельности так и для принятия управленческих решений на перспективу. Исследование изменения структуры активов организации позволяет получить важную информацию. Так увеличение доли оборотных средств в имуществе может...
26082. Государственная поддержка малых форм хозяйствования в аграрном секторе 33 KB
  Малые формы хозяйствования на селе без поддержки государства и без собственного внутригруппового взаимодействия не всегда способны успешно противостоять в конкурентной борьбе крупному капиталу отстаивать свои экономические политические и социальные интересы поэтому формирование системы государственной поддержки малых форм хозяйствования на селе является одним из ключевых моментов в решении задач агропродовольственной политики. Главным принципом государственной поддержки малых форм хозяйствования является создание экономических и правовых...
26083. Государственное регулирование экономики: необходимость, сущность, объекты, цели, методы 31 KB
  Особая роль государства в развитии аграрной сферы объективно обусловлена рядом причин. Таким образом активная аграрная политика государства является необходимым условием нормального развития сельского хозяйства в любой стране. Из этой главной двуединой задачи государства в области сельского хозяйства вытекает целый ряд более конкретных задач которые также носят долговременный стратегический характер: содействие научнотехническому прогрессу и росту эффективности производства в сельском хозяйстве; поддержание эквивалентности в...
26084. Органы управления финансами в Российской Федерации 64.5 KB
  Депутаты обеих палат Федерального Собрания Российской Федерации рассматривающие и утверждающие проект закона о федеральном бюджете и отчете о его исполнении другие финансовые и связанные с ними законодательные акты правительственные программы могут обладая правом законодательной инициативы вносить на рассмотрение проекты финансовых законодательных актов поправки в действующее законодательство. Государственная Дума заслушивает отчет Правительства Российской Федерации об исполнении федерального бюджета. Государственная Дума и Совет...
26085. Структура государственных органов управления финансами в РФ 47 KB
  Именно эти органы принимают окончательное решение при утверждении федерального бюджета и отчета о его исполнении. На Министерство финансов возложены следующие задачи: 1 разработка и реализация единой государственной финансовой политики; 2 составление проекта и исполнение федерального бюджета; 3 осуществление финансового контроля за рациональным и целевым расходованием бюджетных средств и средств федеральных внебюджетных фондов; 4 обеспечение устойчивости государственных финансов и осуществление мер по развитию финансового рынка Основными...
26086. Порядок исчисления и уплаты ЕСХН 45.5 KB
  При определении объекта налогообложения налогоплательщики уменьшают полученные ими доходы на следующие расходы: 1 расходы на приобретение сооружение и изготовление основных средств а также на достройку дооборудование реконструкцию модернизацию и техническое перевооружение основных средств; 2 расходы на приобретение нематериальных активов создание нематериальных активов самим налогоплательщиком; 3 расходы на ремонт основных средств в том числе арендованных; 4 арендные в том числе лизинговые платежи за арендуемое в том числе...