BETA分布密度函数在间隔发展环境中的应用

Dirceu A. Maraschin, A. Finger
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摘要

当在计算环境中进行数值计算时,结果和实际值的近似以及四舍五入或截断产生的误差可能导致不正确的结果。通过使用区间来表示实际值,可以控制这些误差的传播,因为区间结果具有质量保证。反过来,在计算系统中,区间运算和算法的实现是通过半纯准则来实现的,区间算术的实现必须使用所谓的最大精度算术。因此,在计算机系统中搜索结果的准确性时,数值计算需要区间算术和最大精度算术的支持。因此,这些计算的计算必须使用一种编程语言来执行,该语言与具有类型范围和类型上定义的操作的库相结合。在这一领域,区间编程环境被开发出来,允许开发在其结构中使用区间数学的数值计算算法。IntPy是用Python编程语言开发的,是一个支持各种预定义区间数学运算的自验证区间开发环境。由于具有分布的连续随机变量的概率密度函数的数值是通过求解定积分给出的,因此结果是通过近似给出的,因此受到误差的影响。因此,本工作的目的是利用区间环境IntPy来计算具有Beta分布的概率密度函数,在实的和区间的形式,为此,输入该函数参数的例子,以获得各自的结果。因此,使用区间环境来获得精确的数值结果是合理的。此外,区间结果具有高质量,因为它的直径较小,而且IntPy与Python相比具有合理的处理时间。
本文章由计算机程序翻译,如有差异,请以英文原文为准。
APLICAÇÃO DA FUNÇÃO DENSIDADE COM DISTRIBUIÇÃO BETA EM UM AMBIENTE DE DESENVOLVIMENTO INTERVALAR
Quando trabalhamos com calculos numericos em ambientes computacionais, o resultado e apenas uma aproximacao de um valor real e erros gerados por arredondamentos ou truncamentos podem levar a resultados incorretos. Ao utilizar-se intervalos para a representacao de valores reais, torna-se possivel controlar a propagacao desses erros, pois resultados intervalares carregam consigo a seguranca de sua qualidade. Por sua vez, a implementacao de operacoes e algoritmos de forma intervalar em sistemas computacionais se da por meio do criterio de semimorfismo alem de que, a implementacao da aritmetica intervalar deve ser realizada utilizando a chamada aritmetica de exatidao maxima. Em vista disso, na busca por exatidao de resultados em sistemas de computador, os calculos numericos precisam ser suportados tanto pela aritmetica intervalar quanto pela aritmetica de exatidao maxima. Dessa forma, a computacao de tais calculos precisa ser executada utilizando uma linguagem de programacao combinada com bibliotecas que possuam o tipo intervalo e operacoes sobre o tipo definidas. Nesse dominio, foram entao desenvolvidos ambientes de programacao intervalar, os quais permitem o desenvolvimento de algoritmos para calculos numericos que utilizam a matematica intervalar na sua estrutura. O IntPy, desenvolvido na linguagem de programacao Python, e um ambiente de desenvolvimento intervalar autovalidavel com suporte a diversas operacoes matematicas intervalares pre-definidas. Tendo em vista que o valor numerico de funcoes densidade de probabilidade de variaveis aleatorias continuas com distribuicoes e dado por meio da resolucao de uma integral definida, o resultado e dado por aproximacao e, consequentemente, afetado por erros. Assim sendo, o presente trabalho tem como objetivo utilizar o ambiente intervalar IntPy para computar a funcao densidade de probabilidade com distribuicao Beta, na forma real e intervalar utilizando, para isso, exemplos de entrada para os parâmetros de tal funcao de modo a obter seus respectivos resultados. Justifica-se, dessa maneira, o uso de um ambiente intervalar para se alcancar resultados numericos exatos. Acresce-se que o resultado intervalar apresenta qualidade, pois possui um diâmetro pequeno e, alem disso, o IntPy tem tempo de processamento razoavel quando comparado ao Python.
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