Friday, December 11, 2015

Monte Carlo Method 蒙特卡罗方法



http://www.ruanyifeng.com/blog/2015/07/monte-carlo-method.html
蒙特卡罗方法是一种计算方法。原理是通过大量随机样本,去了解一个系统,进而得到所要计算的值。
它非常强大和灵活,又相当简单易懂,很容易实现。对于许多问题来说,它往往是最简单的计算方法,有时甚至是唯一可行的方法。
它诞生于上个世纪40年代美国的"曼哈顿计划",名字来源于赌城蒙特卡罗,象征概率。

二、π的计算

第一个例子是,如何用蒙特卡罗方法计算圆周率π。
正方形内部有一个相切的圆,它们的面积之比是π/4。
现在,在这个正方形内部,随机产生10000个点(即10000个坐标对 (x, y)),计算它们与中心点的距离,从而判断是否落在圆的内部。
如果这些点均匀分布,那么圆内的点应该占到所有点的 π/4,因此将这个比值乘以4,就是π的值。通过R语言脚本随机模拟30000个点,π的估算值与真实值相差0.07%。

三、积分的计算

上面的方法加以推广,就可以计算任意一个积分的值。
比如,计算函数 y = x2 在 [0, 1] 区间的积分,就是求出下图红色部分的面积。
这个函数在 (1,1) 点的取值为1,所以整个红色区域在一个面积为1的正方形里面。在该正方形内部,产生大量随机点,可以计算出有多少点落在红色区域(判断条件 y < x2)。这个比重就是所要求的积分值。
用Matlab模拟100万个随机点,结果为0.3328。


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