एक अभिन्न की सटीकता का अनुमान कैसे करें?


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कंप्यूटर ग्राफिक्स में एक अत्यंत सामान्य स्थिति यह है कि कुछ पिक्सेल का रंग कुछ वास्तविक-मूल्यवान फ़ंक्शन के अभिन्न के बराबर है। विश्लेषणात्मक रूप से हल करने के लिए अक्सर फ़ंक्शन बहुत जटिल होता है, इसलिए हम संख्यात्मक अनुमान के साथ छोड़ दिए जाते हैं। लेकिन फ़ंक्शन भी अक्सर गणना करने के लिए बहुत महंगा है, इसलिए हम कितने नमूनों में गणना कर सकते हैं, हम बहुत विवश हैं। (उदाहरण के लिए, आप केवल एक मिलियन नमूने लेने और इस पर इसे छोड़ने का फैसला नहीं कर सकते।)

सामान्य तौर पर, आप जो करना चाहते हैं, वह यादृच्छिक रूप से चुने गए बिंदुओं पर फ़ंक्शन का मूल्यांकन करता है जब तक कि अनुमानित अभिन्न "सटीक पर्याप्त" नहीं हो जाता। जो मुझे मेरे वास्तविक प्रश्न पर लाता है: आप अभिन्न की "सटीकता" का अनुमान कैसे लगाते हैं?


विशेष रूप से, हमारे पास , जिसे कुछ जटिल, धीमी कंप्यूटर एल्गोरिथ्म द्वारा कार्यान्वित किया जाता है। हम अनुमान लगाना चाहते हैंf:RR

k=abf(x) dx

हम किसी भी इच्छा के लिए गणना कर सकते हैं , लेकिन यह महंगा है। इसलिए हम यादृच्छिक पर कई रूल्स चुनना चाहते हैं , और जब लिए अनुमान काफी हद तक सही हो जाता है तो रुक जाते हैं। ऐसा करने के लिए, निश्चित रूप से, हमें यह जानना होगा कि वास्तव में वर्तमान अनुमान कितना सही है।x x kf(x)xxk

मुझे यह भी निश्चित नहीं है कि इस तरह की समस्या के लिए कौन से सांख्यिकीय उपकरण उपयुक्त होंगे। लेकिन यह मुझे प्रतीत होता है कि यदि हम बारे में पूरी तरह से कुछ भी नहीं जानते हैं , तो समस्या असम्भव है। उदाहरण के लिए, यदि आप गणना एक हजार बार करते हैं और यह हमेशा शून्य है, तो आपका अनुमानित अभिन्न शून्य होगा। लेकिन, बारे में कुछ भी न जानते हुए , यह अभी भी संभव है कि आपके द्वारा किए गए अंकों को छोड़कर हर जगह , इसलिए आपका अनुमान बहुत गलत है!f ( x ) f f ( x ) = 1 , 000 , 000ff(x)ff(x)=1,000,000

शायद, फिर, मेरे सवाल के साथ शुरू किया जाना चाहिए था "हम के बारे में पता करने के लिए क्या चाहिए इसे बनाने के लिए संभव हमारे अभिन्न की सटीकता अनुमान लगाने के लिएf ?" उदाहरण के लिए, अक्सर हम जानते हैं कि लिए कभी भी नकारात्मक होना असंभव है , जो कि एक अत्यधिक प्रासंगिक तथ्य होगा ...f


संपादित करें: ठीक है, इसलिए इससे बहुत सी प्रतिक्रियाएँ उत्पन्न हुई हैं, जो अच्छी है। व्यक्तिगत रूप से उनमें से प्रत्येक के जवाब के बजाय, मैं यहां कुछ अतिरिक्त पृष्ठभूमि को भरने की कोशिश करने जा रहा हूं।

जब मैं कहता हूं कि हम बारे में "कुछ नहीं" जानते हैं , तो मेरा मतलब है कि हम गणना कर सकते हैं , लेकिन हम इसके बारे में और कुछ नहीं जानते हैं। मैं उम्मीद करूंगा (और टिप्पणियाँ सहमत लगती हैं) कि अधिक ज्ञान होने से हम बेहतर एल्गोरिदम का उपयोग कर सकते हैं। ऐसा लगता है कि पर सीमा जानते हुए भी और / या के पहले व्युत्पन्न उपयोगी होगा।ffff

समस्याओं के बारे में मैं सोच रहा हूँ, के अधिकांश में दृश्य ज्यामिति और विचाराधीन दृश्य के भीतर स्थान के आधार पर बदल जाता है। यह बीजगणित का कुछ अच्छा, साफ टुकड़ा नहीं है जिसे आप विश्लेषणात्मक रूप से हल कर सकते हैं। आमतौर पर प्रकाश की तीव्रता का प्रतिनिधित्व करता है। स्पष्ट रूप से प्रकाश की तीव्रता कभी भी नकारात्मक नहीं हो सकती है, लेकिन इसके सकारात्मक मूल्य कितने बड़े हो सकते हैं इसकी कोई सीमा नहीं है। और अंत में, ऑब्जेक्ट किनारों का परिणाम आमतौर पर में तेज असंतोष होता , और आमतौर पर आप अनुमान नहीं लगा सकते हैं कि ये कहां हैं।F fff

संक्षेप में, पूरी तरह से धिक्कार है, इसलिए मेरा पहला कॉल कॉल यह पूछने के लिए था कि हम इसके साथ क्या कर सकते हैं और आगे कोई जानकारी नहीं दी गई है। ऐसा प्रतीत होता है कि कम से कम कुछ ऊपरी और निचले सीमा के बिना, उत्तर "बहुत का नरक नहीं है" ... तो ऐसा लगता है कि मुझे यहां किसी भी हेडवे को बनाने के लिए कुछ धारणाएं शुरू करने की आवश्यकता है।f

इसके अलावा, "मोंटे कार्लो" की संख्या को देखते हुए, मैं अनुमान लगा रहा हूं कि इस तरह के एकीकरण के लिए तकनीकी शब्द है?


जब आप कहते हैं "अगर हम जानते हैं कि बारे में बिल्कुल कुछ नहीं है ", तो आपका क्या मतलब है? हम , सही गणना कर सकते हैं ? ff
मैक्रों

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आमतौर पर, जब आप किसी ज्ञात फ़ंक्शन को एकीकृत करते हैं, तो आप मोंटे कार्लो एकीकरण से बहुत बेहतर कर सकते हैं। मोंटे कार्लो की दर से वास्तविक मूल्य में परिवर्तित होता है , जहां मूल्यांकन बिंदुओं की संख्या है। अन्य एल्गोरिदम, उदाहरण के लिए, क्वाडरेचर-आधारित, दर से या इससे भी तेज गति से परिवर्तित होगा (जैसे, एक फ़ंक्शन के लिए जो एकीकरण के क्षेत्र में आवधिक है), फ़ंक्शन की चिकनाई का कुछ स्तर मानता है। फिर भी अन्य लोगों, अर्ध यादृच्छिक दृश्यों (जैसे, Sobol 'दृश्यों), के आधार पर, मध्यवर्ती दरों, जैसे पर मिलती जाएगा एक के लिए आयामी एकीकरण। एन1/एन(एलएन एन)एन/एनएन1/NN1/N(lnN)n/Nn
जूलमैन

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इसके स्पष्ट लेकिन अप्रतिबंधित उत्तर हैं। दूसरे प्रश्न का उत्तर "कुछ भी नहीं" है: एकमात्र आवश्यकता यह है कि औसत दर्जे का हो, जो इसके अभिन्न के लिए पूछने में निहित है। लेकिन फिर केवल एक चीज आप यादृच्छिक नमूने के लिए मात्रा कर सकते हैं। अतिरिक्त मान्यताओं के साथ एक अभिन्न का आकलन करने और सटीकता का आकलन करने में बहुत बेहतर कर सकता है । तो एक बेहतर सवाल यह है कि "सटीकता अनुमानों में सुधार किन धारणाओं के साथ किया जा सकता है।" लेकिन यह अधिक व्यापक है। इसलिए, कृपया हमें बताएं कि वर्तमान में आप किस प्रकार के कार्यों से निपट रहे हैं। f
whuber

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@ मैक्रो वह प्रक्रिया अप्राप्य है क्योंकि यह सबसे खराब है जो आप कर सकते हैं। जैसा कि जंबोमैन बताते हैं, बारे में बहुत हल्के अनुमानों से बेहतर अनुमान लग सकते हैं। BTW, यह व्यर्थ है कि "परिमित है।" यदि यह एक अच्छी तरह से परिभाषित फ़ंक्शन है, तो इसके सभी मूल्य वास्तविक संख्या और एक फ़ोर्टियोरी परिमित हैं। यदि आपका मतलब "बंधे हुए" है, तो इससे आपको कोई फायदा नहीं है जब तक कि आप पहले से सीमा को नहीं जानते हैं। ff
whuber

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@ मैक्रो "अधिकांश" फ़ंक्शन कहीं भी निरंतर नहीं हैं! वास्तव में, मैं यह नहीं देखता कि CLT संभवतः सामान्य रूप से कैसे लागू हो सकता है। वस्तुतः किसी भी वितरण का उलटा सीडीएफ हो सकता है, उदाहरण के लिए, उस स्थिति में आपके मोंटे-कार्लो ड्रॉ उस वितरण से नमूना ले रहे हैं - जिसके लिए सीएलटी को लागू करने की आवश्यकता नहीं है भले ही अभिन्न स्वयं (यानी, मतलब) मौजूद हो। मुझे लगता है कि यह ओपी के लिए सवाल और जवाब देने वालों को जंबोमैन के सुझावों का पालन करने के लिए बहुत अधिक फलदायी होगा। f
whuber

जवाबों:


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0Mf

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@ मैक्रो एफ के बारे में कुछ भी जाने बिना मैं यह नहीं देखता कि अंक के एक निश्चित परिमित सेट पर मूल्यांकन के आधार पर अभिन्न के अनुमान के सांख्यिकीय सटीकता के बारे में कोई कुछ कैसे कह सकता है। मेरी धारणाएँ न्यूनतम हैं। यदि एफ को अंतराल पर बांधा जाता है [a, b] कुछ M इतना बड़ा होना चाहिए कि इसका उपयोग f पर ऊपरी बाउंड के रूप में किया जा सके।
माइकल आर। चेर्निक

M

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यह एक धारणा है। मैंने मिमिमल शब्द का उपयोग यह कहने के लिए किया कि मैं निश्चित उत्तर तक पहुँचने के लिए जितनी संभव हो उतनी कम धारणाएँ बना रहा हूँ।
माइकल आर। चेर्निक

f

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