数学建模——蒙特卡洛简介

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1、.-数学建模——蒙特卡洛方法〔案例〕-.word.zl.-一、概述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"曼哈顿方案"，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。正方形部有一个相切的圆，它们的面积之比是π/4。-.word.zl.-现在，在这个正方形部，随机产生10

2、000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部。如果这些点均匀分布，那么圆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。-.word.zl.-比方，计算函数y=x2在[0,1]区间的积分，就是求出以下图红色局部的面积。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。在该正方形部，产生大量

3、随机点，可以计算出有多少点落在红色区域〔判断条件y

4、司机还会以概率p随机减速，将下一秒的速度降低到v-1。在一条直线上，随机产生100个点，代表道路上的100辆车，另取概率p为0.3。左图中，横轴代表距离〔从左到右〕，纵轴代表时间〔从上到下〕，因此每一行就表示下一秒的道路情况。可以看到，该模型会随机产生交通拥堵〔图形上黑色聚集的局部〕。这就证明了，单车道即使没有任何原因，也会产生交通堵塞。-.word.zl.-五、产品厚度某产品由八个零件堆叠组成。也就是说，这八个零件的厚度总和，等于该产品的厚度。该产品的厚度，必须控制在27mm以，但是每个零件有一定的概率，厚

5、度会超出误差。请问有多大的概率，产品的厚度会超出27mm？取100000个随机样本，每个样本有8个值，对应8个零件各自的厚度。计算发现，产品的合格率为99.9979%，即百万分之21的概率，厚度会超出27mm。六、证券市场证券市场有时交易活泼，有时交易冷清。下面是你对市场的预测。-.word.zl.-§如果交易冷清，你会以平均价11元，卖出5万股。§如果交易活泼，你会以平均价8元，卖出10万股。§如果交易温和，你会以平均价10元，卖出7.5万股。你的本钱在每股5.5元到7.5元之间，平均是6.5元。请问接下来

6、的交易，你的净利润会是多少？取1000个随机样本，每个样本有两个数值：一个是证券的本钱〔5.5元到7.5元之间的均匀分布〕，另一个是当前市场状态〔冷清、活泼、温和，各有三分之一可能〕。模拟计算得到，平均净利润为92,427美元。-.word.zl