Integrera en enkel funktion
Den här övningen introducerar konceptet Monte Carlo-integration.
Vi ska beräkna en enkel integral \( \int_0^1 x e^{x} dx\). Det exakta svaret är \(1\), men simuleringen ger oss en approximation – vi kan alltså förvänta oss ett svar nära \(1\). Som visades i videon är processen enkel. För en funktion av en enda variabel \(f(x)\):
- Hämta gränserna för x-axeln \((x_{min}, x_{max})\) och y-axeln \((\max(f(x)), \min(\min(f(x)), 0))\).
- Generera ett antal jämnt fördelade punkter i den här rutan.
- Multiplicera rutans area (\((\max(f(x) - \min(f(x))\times(x_{max}-x_{min})\)) med andelen punkter som ligger under \(f(x)\).
När du är klar har du ett ramverk för att hantera bestämda integraler med Monte Carlo-integration.
Den här övningen är en del av kursen
Statistisk simulering i Python
Övningsinstruktioner
- I funktionen
sim_integrate(), generera jämnt fördelade slumptal mellanxminochxmaxoch tilldela dem tillx. - Generera jämnt fördelade slumptal mellan \(\min(\min(f(x)), 0)\) och \(\max(f(x))\) och tilldela dem till
y. - Returnera andelen punkter som är mindre än \(f(x)\) multiplicerat med arean (\((\max(f(x) - \min(f(x))\times(x_{max}-x_{min})\)).
- Använd slutligen en lambdafunktion för att definiera
funcsom \(x e^{x}\).
Interaktiv övning med praktiskt arbete
Testa den här övningen genom att slutföra den här exempelkoden.
# Define the sim_integrate function
def sim_integrate(func, xmin, xmax, sims):
x = np.random.uniform(____, ____, sims)
y = np.random.uniform(____, ____, sims)
area = (max(y) - min(y))*(xmax-xmin)
result = area * sum(____(____) < abs(func(x)))/sims
return result
# Call the sim_integrate function and print results
result = sim_integrate(func = lambda x: ____, xmin = 0, xmax = 1, sims = 50)
print("Simulated answer = {}, Actual Answer = 1".format(result))