什么是蒙特卡洛分析?

什么是蒙特卡洛分析?,第1张

蒙特卡罗分析法(统计模拟法),是一种采用随机抽样统计来估算结果的计算方法,可用于估算圆周率,由约翰·冯·诺伊曼提出。由于计算结果的精确度很大程度上取决于抽取样本的数量,一般需要大量的样本数据,因此在没有计算机的时代并没有受到重视。

利用蒙特卡罗分析法可用于估算圆周率,如图,在边长为 2 的正方形内作一个半径为 1 的圆,正方形的面积等于 2×2=4,圆的面积等于 π×1×1=π,由此可得出,正方形的面积与圆形的面积的比值为 4:π。

现在让我们用电脑或轮盘生成若干组均匀分布于 0-2 之间的随机数,作为某一点的坐标散布于正方形内,那么落在正方形内的点数 N 与落在圆形内的点数 K 的比值接近于正方形的面积与圆的面积的比值,即,N:K ≈ 4:π,因此,π ≈ 4K/N 。

用此方法求圆周率,需要大量的均匀分布的随机数才能获得比较准确的数值,这也是蒙特卡罗分析法的不足之处。

扩展资料:

使用蒙特·卡罗方法进行分子模拟计算是按照以下步骤进行的:

1. 使用随机数发生器产生一个随机的分子构型

2. 对此分子构型的其中粒子坐标做无规则的改变,产生一个新的分子构型。

3. 计算新的分子构型的能量。

4. 比较新的分子构型于改变前的分子构型的能量变化,判断是否接受该构型。

若新的分子构型能量低于原分子构型的能量,则接受新的构型,使用这个构型重复再做下一次迭代。 若新的分子构型能量高于原分子构型的能量,则计算玻尔兹曼因子,并产生一个随机数。

若这个随机数大于所计算出的玻尔兹曼因子,则放弃这个构型,重新计算。 若这个随机数小于所计算出的玻尔兹曼因子,则接受这个构型,使用这个构型重复再做下一次迭代。

5. 如此进行迭代计算,直至最后搜索出低于所给能量条件的分子构型结束。

项目管理中蒙特·卡罗模拟方法的一般步骤是:

1.对每一项活动,输入最小、最大和最可能估计数据,并为其选择一种合适的先验分布模型;

2.计算机根据上述输入,利用给定的某种规则,快速实施充分大量的随机抽样

3.对随机抽样的数据进行必要的数学计算,求出结果

4.对求出的结果进行统计学处理,求出最小值、最大值以及数学期望值和单位标准偏差

5.根据求出的统计学处理数据,让计算机自动生成概率分布曲线和累积概率曲线(通常是基于正态分布的概率累积S曲线)

6.依据累积概率曲线进行项目风险分析。

参考资料:百度百科---蒙特卡罗分析法

蒙特卡罗分析法,是一种采用随机抽样(Random Sampling)统计来估算结果的计算方法,可用于估算圆周率,由约翰·冯·诺伊曼提出。由于计算结果的精确度很大程度上取决于抽取样本的数量,一般需要大量的样本数据,因此在没有计算机的时代并没有受到重视。

用此方法求圆周率,需要大量的均匀分布的随机数才能获得比较准确的数值,这也是蒙特卡罗分析法的不足之处。

研究历史

第二次世界大战时期,匈牙利美藉数学家约翰·冯·诺伊曼(John von Neumann,1903.12.28—1957.02.08)(现代电子计算机创始人之一)在研究中子的实验中采用了随机抽样统计的手法。

因为当时随机数的想法来自掷色子及轮盘等赌博用具,所以就形象地用摩纳哥Monaco的赌城蒙特卡罗来命名这种计算方法。

如今,蒙特卡罗分析法被应用于各个领域,如求解函数的定积分,运输流量分析,人口流动分析,股票市场波动的预测,量子力学分析等等。

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蒙特卡罗分析法,是一种容差分析方法,以电子电路为例,在给定元器件的值和容差范围时,对电路进行直流特性,交流小信号特性,瞬态特性分析,得出整个电路的性能的统计规律。

换言之,也就是从一个系统的组成部分的变动范围来分析整个系统的性能、动态范围的统计规律的方法。

总之,是一种利用概率统计理论的仿真方法。通过容差分析,可以断定整个系统是否满足设计要求,从而判断某些元器件是否符合要求。

在电路设计中,实际元件的参数值和标称之间总存在着随机误差,了解和掌握各个元件参数值对电路性能的影响程度,是电路设计人员所关心的。因此在电路设计时,需考虑容差问题,并进行容差分析。

所谓容差分析是为设定方案确定电路元器件的容许变化范围,即元件的容差。它可分为两类:一是分析问题,给定元器件、电路及温度的容差,计算电路特性的容差,以验证是否符合设计要求二是设计问题,给定电路特性指标的范围,求出所用元器件及电源等的容差,验证设计方案等是否适宜。但容差设计问题没有惟一解,所以在电路模拟中要解决这一问题,往往通过容差分析问题进行反求,对电路进行容差分析。

目前,在电子电路的可靠性设计中,蒙特卡罗分析法是进行容差分析的主要方法之一。电子电路中的蒙特卡罗分析法是一种基于概率统计模拟方法,它是在给定电路元器件参数容差的统计分布规律的情况下,用一组组伪随机数求得元器件参数的随机抽样序列,对这些随机抽样的电路进行直流、交流小信号和瞬态分析,并通过多次分析结果估算出电路性能的统计分布规律,如电路性能的中心值、方差,以及电路合格率、成本等。

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