数学实验

田颢

目录

  • 1 第1章 课程概论
    • 1.1 数学实验课程概论
    • 1.2 为什么要学习数学实验课程
    • 1.3 如何学习数学实验课程
    • 1.4 数学实验课程与其他课程的关系
    • 1.5 课程教材简介
    • 1.6 参考书目
  • 2 第二章 MATLAB软件概览
    • 2.1 第一课: MATLAB简介
    • 2.2 第二课:MATLAB的安装与启动
    • 2.3 第三课 常用命令与技巧
    • 2.4 第四课 程序设计基础
  • 3 第三章 微积分实验
    • 3.1 第一课 函数的图像
    • 3.2 第二课 极限的计算
    • 3.3 第三课 导数
    • 3.4 第四课 积分
    • 3.5 第五课 级数
    • 3.6 第六课 微分方程
  • 4 第四章 线性代数实验
    • 4.1 第一课 多项式的计算
    • 4.2 第二课 矩阵计算
    • 4.3 第三课 线性方程
  • 5 第五章 概率统计实验
    • 5.1 第一课 统计数据
    • 5.2 第二课 参数估计
    • 5.3 第三课 随机模拟
  • 6 第六章 综合实验
    • 6.1 第一课 二分法
    • 6.2 第二课 斐波那契序列
    • 6.3 第三课 数独游戏问题
第三课 随机模拟

随机模拟的MATLAB实例

蒙特卡罗(Monte Carlo)方法,也称为计算机随机模拟方法,是一种基于"随机数"的计算方法。假设我们有个y=x^2的表达式,如何用MC方法求得函数在[0,1]区间的定积分呢?定积分可以用面积来求解,也就是通过求箭头下的面积为了衔接方便,照顾新手,给出作图程序吧

x=0:0.01:1;y=x.^2;plot(x,y);
 
MC
方法实现非常简单,通过下面的代码就可以

staus=10;

for i=1:4  %4次模拟

point=staus.^i; %模拟的随机点数

RandData=rand(2,point); %根据随机点数,产生随机的(x,y)散点,不明白可以试试   %scatter(RandData(1,:),RandData(2,:))

Below=find(RandData(1,:).^2>RandData(2,:));%寻找位于曲线下的散点

Outcome(i)=length(Below)/length(RandData);%最终结果的表示

end

Outcome =0.3000    0.3600    0.3180    0.3311

Outcome看,通过不断增加随即点数,结果越与真实值相符
当散点数为10^4时,所得图见下
BelowData=RandData(:,Below);
hold on
scatter(BelowData(1,:),BelowData(2,:))


如果我们选取的散点数为10^5,则定积分值为0.3335,所得图形见下(代码略,同上)


以上是对MC方法最简单的理解,不过思想上是融会贯通的,适合新手学习。所以很明确,MC是基于概率的随机模拟方法。