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系统模拟实验的三个案例
实验案例?? 赶上火车的概率 ? ?
如图,一列火车从A站开往B站,某人每天赶往B站上这趟火车。他已了解到: (1)?? 火车从A站到B站的运行时间是均值为30分钟,标准差为2分钟的随机变量;
(2)?? 火车在下午大约1点离开A站,离开时刻的频率分布如下: ?
出发时刻 午后1:00 午后1:05 午后1:10 频率 0.7 0.2 0.1 ? 此人到达B站的时刻频率分布为:
时刻 午后1:28 午后1:30 午后1:32 午后1:34 频率 0.3 0.4 0.2 0.1 问他能赶上火车的概率是多少? ?
:火车从A站出发的时刻; :火车从A站到B站的运行时间;单位:分钟
:他到达B站的时刻
此问题包含多个随机因素。
这里假设,,都是随机变量,其中服从正态分布。
1.1.4??? 模型建立
很显然,他能及时赶上火车的条件是:。为了简化计算,将下午1点记为初始时刻。和的分布律如下:
/min 0 5 10 0.7 0.2 0.1 ?
/min 28 30 32 34 0.3 0.4 0.2 0.1 为了模拟随机变量。如果为在,可以通过如下方法。
,。
其中,和和。
?
变量说明:
k??? 临时变量,存储当前累计模拟次数
count? 存储赶上火车的次数
?
第 1 步?????? 输入模拟次数n 第 2 步?????? k=1,count=0
第 3 步?????? 当k=n,执行第4步,否则执行第12步
第 4 步?????? 生成均匀分布随机数赋给r
第 5 步?????? 由r及公式确定T1模拟火车出发时刻
第 6 步?????? 生成均匀分布随机数赋给r;
第 7 步?????? 由r及公式确定T3模拟人达到时刻
第 8 步?????? 生成正态分布随机数T2模拟火车运行时间
第 9 步?????? IF T1+T2 T3, count=count+1,END
第 10 步? k = k + 1
第 11 步? 执行第3步
第 12 步? 输出赶上火车频率p=count/n
?
%sim_train.m
total=input(输入模拟次数:);
count=0;
for i=1:total,
??
?? %模拟随机变量t1(火车从A站出发的时刻)
?? rt1=rand;
?? if rt10.7???
????? T1=0;
?? elseif rt1=0.7 rt10.9??
????? T1=5;
?? else??
????? T1=10;
?? end
??
?? %模拟随机变量t2(火车的运行时间)??
?? T2=30+randn*2;??
??
?? %模拟随机变量t3(他到达B站的时刻)??
?? rt3=rand;
?? if rt30.3??
????? T3=28;
?? elseif rt3=0.3 rt30.7? ?
????? T3=30;
?? elseif rt3=0.7 rt30.9???
????? T3=32;
?? else?????
????? T3=34;
?? end??
?? if T3 T1 + T2,%赶上了?????
????? count=count+1;??
?? end
end%for
prob=count/total
?
1.1.7??? 模拟结果 ?
命令行中输入以下语句:
sim_train ?
运行结果输出: ?
输入模拟次数:100 ?
prob = ?
0.6302
此次运行结果显示赶上火车的近似概率为0.6左右。下面列表给出多次运行模拟程序的结果。 ?
序号 模拟次数 近似概率p 1 500 0.6280 2 500 0.6920 3 1000 0.6530 4 1000 0.6490 5 5000 0.6260 6 5000 0.6288 ? 为了计算赶上火车的概率,本文采用了随机系统模拟的方法。如果能够从模型出发,对赶上火车的概率进行近似计算,然后与模拟结果进行对比,这样模拟会更有说明力。
(1)?? 请思考用其它方法计算赶上火车的概率或近似概率。 (2)?? 如果要使得他赶上火车的概率大于95%,你有什么办法?结合上面的数学模型及模拟程序来思考。
(3)?? 通过该问题的建模求解,你能归纳出一般系统模拟的方法步骤么?
?
实验案例?????? 理发店模拟 ?
?
例子:一个理发店
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