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蒙特卡罗法简介

时间:2023-02-14 理论教育 版权反馈
【摘要】:传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程,很难得到满意的结果,而蒙特卡罗法由于能够真实地模拟实际物理过程,故解决问题与实际非常符合。在计算机模拟气体放电过程的方法中,广泛采用蒙特卡罗法编写程序来解决粒子输运问题,比较容易得到自己想得到的任意中间结果,应用灵活性强。Itoh和Musha早在1960年用蒙特卡罗法模拟电子在气体中的运动过程,从而得到气体放电参数。Skullerud提出空碰撞技术,广泛应用在蒙特卡罗法中,提高了计算速度。

蒙特卡罗法,又称随机抽样或统计试验方法,属于计算数学的一个分支,它是在20世纪40年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。传统的经验方法由于不能逼近真实的物理过程,很难得到满意的结果,而蒙特卡罗法由于能够真实地模拟实际物理过程,故解决问题与实际非常符合。在计算机模拟气体放电过程的方法中,广泛采用蒙特卡罗法编写程序来解决粒子输运问题,比较容易得到自己想得到的任意中间结果,应用灵活性强。Itoh和Musha早在1960年用蒙特卡罗法模拟电子在气体中的运动过程,从而得到气体放电参数。Skullerud提出空碰撞技术,广泛应用在蒙特卡罗法中,提高了计算速度。蒙特卡罗法的解题步骤归结如下:构造一个概率空间(Ω,A,P),其中Ω是一个事件集合,A是集合Ω的子集的σ体,P是在A上建立的某个概率测度;在这个概率空间中,电场强度为E,任取一个随机变量θ(ω),ω∈Ω,使得这个随机变量的期望值:

正好是所求的解Θ,然后利用θ(ω)的简单子样的算术平均值作为Θ的近似值。

蒙特卡罗法常常以随机变量θ(ω)的简单子样θ(ω1),…,θ(ωn)的算术平均值

作为所求解Θ的近似值。

由加强大数定律可知,如果随机变数序列{θ(ωn),n=1,2,…}相互独立、同分布且数学期望值存在,则有

以概率1收敛到Θ。

因此,在蒙特卡罗法中,随机变量θ(ω)的简单子样的算术平均值为θN,当N→∞时,以概率1收敛到Θ。

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