วิธีการเชิงตัวเลขสำหรับการแปลงอินทิกรัลอินทิกรัลเปลี่ยน?


11

ฉันพยายามแปลงการแปลงอินทิกรัลให้เป็นตัวเลข

F(y)=∫0∞yexp⁡[−12(y2+x2)]I0(xy)f(x)dx

ดังนั้นสำหรับฉันต้องประมาณf ( x ) โดยที่:F(y)f(x)

  • และ F ( y )เป็นจริงและเป็นบวกf(x)F(y)(คือการแจกแจงความน่าจะเป็นแบบต่อเนื่อง)
  • เป็นจริงและเป็นบวกx,y(เป็นขนาด)

ฉันมีวิธีการบังคับยุ่งและดุร้ายมากสำหรับการทำสิ่งนี้ในนาที:

ฉันกำหนดและเส้นโค้งมากกว่าชุดของจุดค่าของจุดขบที่มี 'เดา' จากการสุ่มแบบซึ่งอัตราผลตอบแทนที่คาดการณ์F ( Y ) อัลกอริทึมทางพันธุกรรมพื้นฐานที่ฉันเขียนช่วยลดความแตกต่างระหว่างอาร์เรย์F ( y )ที่คาดการณ์และวัดได้ จากนั้นฉันใช้f ( x )ซึ่งอัลกอริทึมมาบรรจบกันเป็นคำตอบสำหรับการผกผันf(x)F(y)F(y)f(x)

วิธีการนี้ใช้งานได้ดีสำหรับกรณีง่าย ๆ บางอย่าง แต่มันก็ทำให้ฉันรู้สึกยุ่งและไม่แข็งแรงเป็นพิเศษ

ใครสามารถให้แนวทางแก่ฉันในการแก้ไขปัญหานี้ได้ดีขึ้น?

ขอบคุณสำหรับเวลาและความช่วยเหลือของคุณ!

[x โพสต์ที่วิทยาการคอมพิวเตอร์]

คำตอบ:


13

วิธีการที่ค่อนข้างง่ายคือการเลือกพื้นฐานในพื้นที่ทำงานและแปลงการแปลงอินทิกรัลเป็นเมทริกซ์ จากนั้นคุณก็สามารถกลับเมทริกซ์

ศาสตร์นี่คือวิธีการทำงานของว่าที่คุณต้องกำหนดหน้าที่ orthonormal พื้นฐานบาง ) (คุณจะได้รับไปโดยที่พวกเขาถูกปกติเกินไป แต่มันง่ายที่จะอธิบายวิธีนี้.) orthonormal หมายความว่าผลิตภัณฑ์ภายใน⟨ T ฉัน , T J ⟩ = δ ฉันเจที่Ti(x)⟨Ti,Tj⟩=δij

(1)⟨Ti,Tj⟩≡∫abW(x)Ti(x)Tj(x)dx=δij

นี่คือฟังก์ชันน้ำหนัก และข้อ จำกัด ในการและBจะเชื่อมโยงกับทางเลือกของTฉัน เมื่อคุณเลือกฟังก์ชั่นพื้นฐานที่จะใช้คุณสามารถกำหนดรหัสขีด จำกัด และฟังก์ชั่นน้ำหนักลงในโปรแกรมของคุณได้W(x)abTi

การใช้ orthonormality คุณสามารถแสดงฟังก์ชันใด ๆ เช่นและF ( y )เป็นชุดค่าผสมเชิงเส้นของฟังก์ชันพื้นฐานเหล่านี้:f(x)F(y)

(2)f(x)=∑iciTi(x)F(y)=∑jCjTj(y)

โดยที่ค่าสัมประสิทธิ์ถูกคำนวณเป็น

(3)ci=⟨f,Ti⟩=∫abW(x)f(x)Ti(x)dx(4)Cj=⟨F,Tj⟩=∫abW(y)F(y)Tj(y)dy

คุณสามารถตรวจสอบว่านิพจน์เหล่านี้สอดคล้องกับคำจำกัดความของสัมประสิทธิ์ eq (2) และ orthonormality, eq (1)

ตอนนี้คำนวณการแปลงของฟังก์ชันพื้นฐานแต่ละตัว ขอเรียกว่า )T~i(y)

T~i(y)≡∫0∞yexp⁡[−12(y2+x2)]I0(xy)Ti(x)dx

เป็นฟังก์ชั่นและคุณสามารถแสดงมันเป็นการรวมกันเชิงเส้นของฟังก์ชันพื้นฐานเช่นเดียวกับที่เราทำกับf(x)และF(y):T~i(y)f(x)F(y)

T~i(y)=∑kAikTk(y)

เมื่อองค์ประกอบเมทริกซ์ถูกกำหนดเช่นเดียวกับที่เราพบc iและC jด้านบน:AikciCj

(5)Aik=⟨T~i,Tk⟩=∫abW(y)T~i(y)Tk(y)dy

ikTi(x)W(x)

AikciCjf(x)F(y)

∑jCjTj(y)⏞F(y)=∫0∞yexp⁡[−12(y2+x2)]I0(xy)∑iciTi(x)⏞f(x)dx=∑ici∫0∞yexp⁡[−12(y2+x2)]I0(xy)Ti(x)dx=∑ici∑kAikTk(y)

CℓTℓ

⟨(∑jCjTj),Tℓ⟩=⟨(∑ici∑kAikTk),Tℓ⟩∫abW(y)∑jCjTj(y)Tℓ(y)dy=∫abW(y)∑ici∑jAikTk(y)Tℓ(y)dy∑jCj∫abW(y)Tj(y)Tℓ(y)dy=∑ici∑kAik∫abW(y)Tk(y)Tℓ(y)dy∑jCjδjℓ=∑ici∑kAikδkℓCℓ=∑iciAiℓ

ℓCj

CjciAijciAijCjF(y)

F(y)Cj

Cj=∑iciAij

A

ij1NNf(x)T1(x),…,TN(x)1MF(y)T1(y),…,TM(y)M=NMNNciAM×NA11ANM

[−1,1]TiW(x)=11−x2a=−1b=1⟨Ti,Tj⟩=δijπ/2i=j≠0⟨T0,T0⟩=π

โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.