Моделирование дискретной случайной величины и исследование ее параметров


М ИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ

ХАРЬКОВСКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ

Кафедра РЭС (РТС)

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

По курсу “Методы проектирования и оптимизации РЭ A”

Вариант №7

Выполнил:

Ст. гр. РТз – 98 – 1

Чернов В. В.

Шифр 8209127

Проверил:

Карташов В. И.

____________________

Харьков 2003

Задание 1. Выполнить моделирование на ЭВМ базовой случайной величины (БСВ) Х. Получить выборки реализаций БСВ объемом n = 170, 1700. Для каждого случая найти минимальное и максимальное значения, оценить математическое ожидание и дисперсию. Сравнить полученные числовые характеристики с теоретическими значениями.

Решение

Базовой называют случайную величину, равномерно распределенную на интервале (0,1). Моделирование производится при помощи функции rnd(m) пакета MathCad 2000, возвращающей значение случайной величины, равномерно распределенной в интервале 0XM.

а) для выборки объемом 170 (рис. 1.1): Xmin = 0.0078, Xmax = 0.996.

Первый начальный момент (математическое ожидание) равен среднему арифметическому значений выборки:

МХ = 0.502 , (1.1)

Второй центральный момент (дисперсия):

D = 0.086 , (1.2)

Среднеквадратичное отклонение:

S = 0.293 . (1.3)

Рисунок 1.1 Выборка объемом 170.

Для выборки объемом 1700 (рис. 1.2): Xmin = 0.0037, Xmax = 0.998,

МХ = 0.505 , (1.4)

D = 0.085 , (1.5)

s = 0.292 . (1.6)

Рисунок 1.2 Выборка объемом 1700.

Теоретически значения математического ожидания и дисперсии БСВ рассчиты-ваются из определения плотности распределения вероятности:

pравн (x) = , (1.7)

Математическое ожидание:

Mx = 0.5 , (1.8)

Дисперсия:

Dx =

=0.083 , (1.9)

Что хорошо совпадает с результатами моделирования (1.1) – (1.5).

Задание 2. Получить выборку реализаций БСВ объемом n = 1700. Построить гистограмму распределений и сравнить ее с плотностью распределения равномерно распределенной случайной величины.

Решение

А) выборка получается аналогично Заданию 1(рис. 2.1):

Рисунок 2.1 Выборка объемом 1700

Приняв Xmin = 0, Xmax = 1, разбиваем интервал на q = 10 равных промежутков, каждый из которых равен:

DX = . (2.1)

Количества выборок, попадающих в каждый из интервалов, частоты попадания, оценки плотности сведены в табл. 2.1. Гистограмма распределений представлена на рис. 2.2. Как видно, она достаточно хорошо совпадает с равномерным законом распределения (1.7).

Таблица 2.1 Результаты оценки плотности распределения

Номеринтер-вала12345678910
Диапа-зон значе-ний0-0.10.1-0.20.2-0.30.3-0.40.4-0.50.5-0.60.6-0.70.7-0.80.8-0.90.9-1
Коли-чество попа-даний151174149189190161166182177161
Часто-та по-пада-ния Pi0.0890.1020.0880.1110.1120.0950.0980.1070.1040.095

Оцен-ка плот-ности

Pi

0.8881.0240.8761.1121.1180.9470.9761.0711.0410.947

Рисунок 2.2 Гистограмма распределений

Задание 3. Получить выборку БСВ объемом n = 1700, По этой выборке проверить свойства независимости полученной случайной последовательности (вычислить 10 значений коэффициента корреляции).

Решение

А) снова получим выборку значений БСВ объемом n = 1700 (рис. 3.1):

Рисунок 3.1 Выборка объемом 1700

Б) значения математического ожидания и дисперсии:

M = 0.512 , (3.1)

D = 0.088 . (3.2)

В) функция корреляции:

R(j) = , (3.3)

Значения R(j) для j = 1…10 приведены в табл. 3.1 , значение R(0) = 0.088 совпадает с дисперсией.

Таблица 3.1 Значения функции корреляции:

j12345678910
R(j)-9.6-10-43.53­-10-32.7-10-44.24-10-3-1.73-10-36.61-10-44.11-10-46.74-10-53.95-10-41.12-10-3

Задание 4. Выполнить моделирование случайной величины, распределенной по закону Релея. Объем выборки n = 17, s2 = 27.

Решение

Ддя получения случайной величины с заданным законом распределения из БСВ применим метод обратной функции:

А) для распределения Релея

p(x) = (4.1)

Случайная величина

X = F(x) = (4.2)

Равномерно распределена в интервале 0…1, и может быть задана с помощью БСВ. Решив уравнение (4.2) относительно x, получаем случайную величину, распределенную по закону (4.1):

Xi = ,

xi = , (4.3)

Где xi – значения выборки БСВ

Результат моделирования случайной величины xi представлен на рис. 4.1:

Рисунок 4.1 Выборка случайной величины, распределенной по закону Релея

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Вентцель Е. С. Теория вероятностей. М. Физматгиз, 1962. – 246 с.

2. Тихонов В. И. и др. Примеры и задачи по статистической радиотехнике. М. – Сов. радио, 1970. – 600 стр.

3. Трохименко Я. К., Любич Ф. Д. Радиотехнические расчеты на ПК: Справочник. М. – Радио и связь, 1988. – 304 с.



Зараз ви читаєте: Моделирование дискретной случайной величины и исследование ее параметров