Участник:Lonalone/Генерация гауссовского вектора методом линейных преобразований: различия между версиями
Lonalone (обсуждение | вклад) |
Lonalone (обсуждение | вклад) |
||
| Строка 11: | Строка 11: | ||
Даны корреляционная матрица Q и вектор математических ожиданий компонент вектора X: | Даны корреляционная матрица Q и вектор математических ожиданий компонент вектора X: | ||
:<math> | :<math> | ||
Q = \|q_{ij}\| = \| M[(X_{i} - m_{X_{i}})(X_{j} - m_{X_{j}})]\|, \\ | Q = \|q_{ij}\| = \| M[(X_{i} - m_{X_{i}})(X_{j} - m_{X_{j}})]\|, \\ | ||
M = (m_{ | M = (m_{x_{1}}, m_{x_{2}}, ..., m_{x_{n}})^T. | ||
\end{ | </math> | ||
Требуется найти такую матрицу В, которая позволяла бы в результате преобразования <math>X = BY + M</math>, где <math>Y</math> — n-мерный вектор с независимыми нормально распределенными компонентами со стандартными параметрами, получить вектор <math>X</math> с требуемыми характеристиками. | |||
Будем искать матрицу <math>В</math> в виде нижней треугольной матрицы. Перейдем от матричной записи к системе алгебраических уравнений: | |||
<br> | |||
:<math> | |||
\begin{pmatrix} X_{1} \\ | |||
X_{2} \\ \vdots \\ X_{n} \end{pmatrix} = | |||
\begin{pmatrix} b_{11} & 0 & \cdots & 0 | |||
\\b_{21} & b_{22} & \cdots & 0 | |||
\\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots | |||
\\ b_{n1} & b_{n2} & \cdots & b_{nn} | |||
\end{pmatrix} \times | |||
\begin{pmatrix} Y_{1} \\ | |||
Y_{2} \\ \vdots \\ Y_{n} \end{pmatrix} + | |||
\begin{pmatrix} m_{x_{1}} \\ | |||
m_{x_{2}} \\ \vdots \\ m_{x_{n}} \end{pmatrix} \Rightarrow | |||
</math> | |||
<br> | |||
:<math> | |||
\begin{cases}X_{1} - m_{x_{1}} = b_{11}Y_{1} | |||
\\X_{2} - m_{x_{2}} = b_{21}Y_{1} + b_{22}Y_{2} | |||
\\ \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots | |||
\\X_{n} - m_{x_{n}} = b_{n1}Y_{1} + b_{n2}Y_{2} + \cdots + b_{nn}Y_{n} | |||
\end{cases} | |||
</math> | |||
<br> | |||
Поскольку компоненты вектора <math>Y</math> независимы и имеют стандартные параметры, справедливо выражение: | |||
:<math> | |||
M[Y_{i}Y_{j}] = | |||
\left\{\begin{matrix} | |||
1, &i = j, \\ | |||
0, &i \not= j, | |||
\end{matrix}\right . | |||
</math> | </math> | ||
Версия от 18:17, 22 октября 2018
Автор описания: Меньших И. М.
Свойства и структура алгоритма
Общее описание алгоритма
В статье приведен алгоритм генерации n-мерного случайного вектора, распределенного по нормальному закону, с помощью метода линейных преобразований[1]. Этот метод является одним из наиболее распространенных так называемых корреляционных методов, применяемых в случаях, когда при моделировании непрерывного n-мерного случайного вектора достаточно обеспечить лишь требуемые значения элементов корреляционной матрицы этого вектора (для случая нормального распределения выполнение названного требования означает выполнение достаточного условия полного статистического соответствия теоретического и моделируемого распределений[2]) и вектора математических ожиданий компонент.
Идея алгоритма заключается в линейном преобразовании случайного n-мерного вектора Y c независимыми, одинаково распределенными по стандартному нормальному закону компонентами в случайный вектор X с требуемыми корреляционной матрицей и вектором математических ожиданий компонент.
Математическое описание алгоритма
Даны корреляционная матрица Q и вектор математических ожиданий компонент вектора X:
- [math]\displaystyle{ Q = \|q_{ij}\| = \| M[(X_{i} - m_{X_{i}})(X_{j} - m_{X_{j}})]\|, \\ M = (m_{x_{1}}, m_{x_{2}}, ..., m_{x_{n}})^T. }[/math]
Требуется найти такую матрицу В, которая позволяла бы в результате преобразования [math]\displaystyle{ X = BY + M }[/math], где [math]\displaystyle{ Y }[/math] — n-мерный вектор с независимыми нормально распределенными компонентами со стандартными параметрами, получить вектор [math]\displaystyle{ X }[/math] с требуемыми характеристиками.
Будем искать матрицу [math]\displaystyle{ В }[/math] в виде нижней треугольной матрицы. Перейдем от матричной записи к системе алгебраических уравнений:
- [math]\displaystyle{ \begin{pmatrix} X_{1} \\ X_{2} \\ \vdots \\ X_{n} \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} b_{11} & 0 & \cdots & 0 \\b_{21} & b_{22} & \cdots & 0 \\ \vdots & \vdots & \ddots & \vdots \\ b_{n1} & b_{n2} & \cdots & b_{nn} \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix} Y_{1} \\ Y_{2} \\ \vdots \\ Y_{n} \end{pmatrix} + \begin{pmatrix} m_{x_{1}} \\ m_{x_{2}} \\ \vdots \\ m_{x_{n}} \end{pmatrix} \Rightarrow }[/math]
- [math]\displaystyle{ \begin{cases}X_{1} - m_{x_{1}} = b_{11}Y_{1} \\X_{2} - m_{x_{2}} = b_{21}Y_{1} + b_{22}Y_{2} \\ \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \cdots \\X_{n} - m_{x_{n}} = b_{n1}Y_{1} + b_{n2}Y_{2} + \cdots + b_{nn}Y_{n} \end{cases} }[/math]
Поскольку компоненты вектора [math]\displaystyle{ Y }[/math] независимы и имеют стандартные параметры, справедливо выражение:
- [math]\displaystyle{ M[Y_{i}Y_{j}] = \left\{\begin{matrix} 1, &i = j, \\ 0, &i \not= j, \end{matrix}\right . }[/math]
Вычислительное ядро алгоритма
Макроструктура алгоритма
Схема реализации последовательного алгоритма
Последовательная сложность алгоритма
Информационный граф
Ресурс параллелизма алгоритма
Входные и выходные данные алгоритма
Свойства алгоритма
Программная реализация алгоритма
Особенности реализации последовательного алгоритма
Локальность данных и вычислений
Возможные способы и особенности параллельной реализации алгоритма
Масштабируемость алгоритма и его реализации
Динамические характеристики и эффективность реализации алгоритма
Выводы для классов архитектур
Существующие реализации алгоритма
Литература
- ↑ Балдин К.В., Уткин В.Б. Информационные системы в экономике. - М.:ИТК Дашков и К, 2008. - 395 с.
- ↑ https://ru.wikipedia.org/wiki/Многомерное_нормальное_распределение