反变换法
反变换法又称逆变换法,是系统仿真中获得均匀随机变量的一种方法。反变换法是最常用且最为直观的一种随机变量生成方法,它基于概率积分变换定理,通过对分布函数进行反变换来实现,因此称为反变换法。
基本信息
- 中文名
反变换法
- 外文名
Inverse Transform Technique
- 别称
逆变换法
- 应用
获得均匀随机变量的一种方法
- 原理
概率积分变换定理
基本介绍
反变换法是最常用且最为直观的一种随机变量生成方法。它基于概率积分变换定理,通过对分布函数进行反变换来实现,因此称为反变换法。
设随机变量X的分布函数为
,则
的取值范围为[0,1]。为了得到随机变量的抽样值,可以先产生在[0,1]区间上均匀分布的独立随机变量U,根据分布函数的性质,可知其分布函数的反函数
必然满足
因此,由
得到的值即为所需要的随机变量
如图1所示。1
图1 反变换法的原理
生成随机变量的方法与步骤
反变换法可用于从均匀分布、指数分布、三角分布、威布尔分布以及经验分布中取样,同时也是很多离散分布产生样本的基本方法。下面结合具体的例子来说明生成均匀分布、指数分布和离散均匀分布等几种随机变量的方法和步骤。其他几种分布类型的随机变量的生成,可自行查阅相关资料。1
均匀分布
【例1】均匀分布随机变量X的生成。
设随机变量X是[a,b]上均匀分布的随机变量,即概率密度函数
则由
可得到x的分布函数
根据其反函数
,即有抽样公式
因此,可得采用反变换法生成均匀分布
的随机变量的一般步骤,具体如下: