2.3 任意分布的伪随机变量的抽样
大多数的伪随机数变量并不满足[0,1]区间的均匀分布,
而是具有各种不同形式的分布密度函数。
对一个具有分布密度函数的伪随机变量的抽样是通
过以下步骤来进行的:首先在[0,1]区间抽取均匀分布的伪随
机数列,然后再从这个伪随机数列中抽取一个简单子样,使这
个简单子样的分布满足分布密度函数,并且各个伪随机数
相互独立。实际上只要[0,1]区间上均匀分布的随机数具有好
的独立性,则抽得的简单子样也一定具有和它同样好的独立
性。
)(xf
)(xf
因此,对不均匀的伪随机变量抽样的关键问题是如何从均
匀分布的伪随机变量样本中,抽取符合所要求的分布密度函数
的简单子样。
迭加原则: 如果要产生分布密度函数为的随机变量
样本数列,我们可以把变成分布概率密度函数的和的
形式,即:
)(xf
)(xf
()xh
i
() ()xhxf
i
i∑
=
并按其中的分布密度函数( )xh
i
进行抽样作为的抽样值,决
定选择哪一个进行抽样的原则是根据
)(xf
()xh
i
( )xh
i
dx
∫
的积分值作
为权重随机地选择的。这就是蒙特卡洛方法的迭加原则。
在对复杂的分布密度函数的抽样时,伪随机变量抽样的迭
加原则是十分有用的。
A. 离散型分布随机变量的直接抽样
如果离散型随机变量x以概率取值
i
p ( ),...2,1=ix
i
,则其分布函
数为:
.
()
∑
≤
=
xx
i
i
pxF
其中应满足归一化条件:
i
p
1=
∑
i
i
p。该随机变量的直接抽样方
法如下:首先选取在[0,1]区间上的均匀分布的随机数ξ,然
后判断满足如下不等式
( ) ( )
jj
xFxF <≤
?
ξ
1
的 j 值,与 j 对应的就是所抽子样的一个抽样值,即
j
x
j
x=η
。
该子样具有分布函数
( )
j
xF
。
例:
γ
光子与物质相互作用类型的抽样问题。
γ
光子与物质相互作用有三种类型:光电效应、康普顿效
应和电子对效应。其中光电效应和电子对效应为光子吸收过
程。设总截面为
speT
σσσσ ++=
.
1. 选择均匀分布随机数ξ,
2. 若满足不等式
Ts
σσξ /<,则发生康普顿散射;
3. 若满足不等式( )
TesTs
σσσξσσ // +<≤,则发生光电效应;
4. 若()
Tes
σσσξ /+≥,则产生电子对过程。
B. 连续分布的随机变量抽样
一、直接抽样方法
直接抽样法又称为反函数法。设连续型随机变量
η
的分布
密度函数为,在数学上它的分布函数应当为
)(xf
.
() ()dxxfxF
x
∫
∞?
=
得到的即为满足分布密度函数()ξη
1?
= F
( )xf
的一个抽样值。
证明:
该子样中
x≤η
的概率为:
{} (){}(){}
( )
()xFdxdxxFpxFpxp
xF
=?+?=≤=≤=≤
∫∫
∞?
?
0
0
1
10ξξη .
优点是使用简单,应用范围较广。
缺点:在分布函数不能从分布密度函数
()xF ( )xf
解析求出
时,或者求出的函数形式抽样太复杂的情况下,就不能采用这
种方法。
例 对指数分布的直接抽样。
解 指数分布的问题可用于描述粒子运动的自由程,粒
子衰变寿命或射线与物质作用长度等许多物理问题。它的分布
密度函数为
()
?
?
? >>
=
?
.,0
0,0,
其它
λλ
λ
xe
xf
x
它的分布函数为
.
() ()
x
x
t
x
edtedttfxF
λλ
λ
??
∞?
?===
∫∫
1
0
设ξ是[0,1]区间上的均匀分布的随机数,令
( )
λη
ηξ
?
?== eF 1
,
解此方程得到
(ξ)
λ
η ??= 1ln
1
.
注意到
ξ?1
和ξ同样服从[0,1]区间的均匀分布,故有
ξ
λ
η ln
1
?=
.
例 对如下的分布密度函数抽样
γ
γ
γ
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
?
= x
x
xf
1
0
1
)(
,
1,
0
>≤ γxx
.
解 (2.3.9)式的分布密度函数的对应分布函数为
1
0
1)()()(
00
?
∞+
?
?
?
?
?
?
?==
∫∫
γ
x
x
dxxfdxxfxF
x
x
x
.
在[0,1]区间上的随机抽取均匀分布的随机数
ξ
,令
()
1
0
1
?
?
?
?
?
?
?
?==
γ
ηξ
x
x
F
,解此方程,并考虑到到
ξ?1
和
ξ
都是[0,1]
区间的均匀分布的伪随机数,得到
)1(1
0
??
=
γ
ξη x
.
二、 变换抽样法
基本思想: 将一个比较复杂的分布的抽样,变换为已经
知道的、比较简单的分布的抽样。
例如,要对满足分布密度函数( )xf的随机变量
η
抽样。如
果要对它进行直接抽样是比较困难的。
如果存在另一个随机变量δ,它的分布密度函数为()yφ,
其抽样方法已经掌握,并且也比较简单. 我们可以设法寻找一
个适当的变换关系。如果
()ygx = ( )yg
的反函数存在,记为
() ()xhxg =
?1
()()(
,并且该反函数具有一阶连续导数。
xhxh ′?φ
η
δη ′′,
21
, gg
J
根据概率论的知识,这时满足的分布密度函数为
x
)
。如果函数选得合适,使得满足: ()yg
() ()()( )xhxhxf ′?=φ
.
抽样步骤:首先对分布密度函数( )yφ抽样得到值δ,然后
通过变换
()δg=
得到满足分布密度函数( )xf的抽样值。
实际上,直接抽样法是( )yφ为在[0,1]区间上的均匀分布
密度函数的特殊情况下,( ) ( )yy F
1?
=g时的变换抽样。因而它是变
换抽样的特殊情况。
二维情况下的变换抽样法与一维的情况完全是类似的。假
如我们要对满足联合分布密度函数
( )yxf ,
的随机变量δη,
)v
进行
抽样。如果我们已经掌握了满足联合分布密度函数的随机
变量
(ug ,
的抽样方法,则可以寻找一个适当的变换
,
(vugx ,
1
= )
)
)
,
(vugy ,
2
=
函数的反函数存在,记为
,
(yxhu ,
1
=
.
()yxhv ,
2
=
该变换满足如下条件:
),()),(),,((
21
yxfJyxhyxhg =?
.
表示函数变换的雅可比(Jacobi)行列式:
y
v
x
v
y
u
x
u
J
?
?
?
?
?
?
?
?
=
.
这样就可以通过变换式,由满足分布密度函数的抽样值
),( vug
δη ′′,
得到待求的满足分布密度函数
( )yxf ,
的抽样值
δη,
。
以上的处理要求变换函数和的反函数和具有一阶的
连续非零导数。
1 2 1 2
g g h h
变换抽样的缺点:对具体问题要找到所需要的变换关系式
往往是比较困难的。
正态分布的抽样(变换抽样的具体应用):
设随机变量η满足正态分布,它的分布密度函数为
()
()
?
?
?
?
?
?
?
?=
2
2
2
exp
1
2
1
σ
μ
σ
π
x
xf
.
通常记为
()xf ( )
2
,σμN,其中
μ
和分别是随机变量
2
σ
η
的数学
期望值和方差,即
{ } μη =E
,
{ }
2
ση =V
.
当时的分布称为标准正态分布,此时的分布密度函
数为
1,0
2
== σμ
() { }2/exp
2
1
2
xxf ?=
π
.
记为。
(1,0N )
通常我们只需考虑标准正态分布的抽样方法即可。因为假
如随机变量η满足正态分布,随机变量δ满足标准正态分布,则
η
和δ之间满足关系式
μσδη +=
.
标准正态分布密度函数不能用一般函数解析积分求出分布函
数,因而不能直接应用从均匀分布的抽样值变换到标准正()xF
态分布的抽样值。但是可以采用一个巧妙的办法将两个独立的
均匀分布的随机变量u变换为标准正态分布的随机变量。
这就是做变换:
v,
yx,
sin
cos
u
u
()
()
?
?
?
?=
?=
.2ln2
,2ln2
vy
vx
π
π
反解上式得到:
()()
()()
?
?
?
?
?
?
?
≡=
≡
?
?
?
?
?
?
+?=
?
yxhxyv
yxhyxu
,/tan
2
1
,
2
1
exp
2
1
1
22
π
按照概率理论,x 和 y 的联合分布密度函数为
( ) ( ) ( )()Jyxhyxhgyxf ?= ,,,,
21
.
由于和是独立的均匀分布的随机变量,它们的联合分布密
度函数。可以证明:
u v
,u()1=vg
() ()
?
?
?
?
?
?
+?=
22
2
1
exp
2
1
, yxyxf
π
.
又因为可以写为:
(yxf , )
()()( )yfxfyxf ?=,
.
其中
() { }2/exp
2
1
2
xxf ?=
π
,
() { }2/exp
2
1
2
yyf ?=
π
.
因此从上式中的任意一式给出的抽样值都满足标准正态分布。
上述正态分布的变换抽样法还可以做些改进,这就是所谓
的Maraglia方法。其抽样过程:
(1) 产生[0,1]区间上的独立均匀分布随机数u和v。
(2) 计算。
()(
22
1212 ?+?= vuw )
1>w
/ln2 wwz
(3) 如果,回到步骤(1);否则,执行(4)。
(4) 计算,取
()[]
2/1
?= vzyuzx == ,
。
三、 舍选抽样法
舍选法是冯.诺曼(Von Neumann)为克服直接抽样和变换抽
样方法的困难最早提出来的。
基本思想:按照给定的分布密度函数( )xf,对均匀分布的
随机数序列{}
n
ξ进行舍选。舍选的原则是在( )xf大的地方,保留
较多的随机数
i
ξ;在小的地方,保留较少的随机数()xf
i
ξ,使
得到的子样中
i
ξ的分布满足分布密度函数( )xf的要求。
这种方法对分布密度函数( )xf在抽样范围内有界,且其上
界是容易得到的情况,是可以采用的。它使用起来十分灵活,
计算也较简单,因而使用也比较广泛。
这种方法,对在抽样范围内函数值变化很大的时候,
效率是很低的,因为大量的均匀分布抽样点被舍弃了。
()xf
1. 第一类舍选法
设随机变量η在[a,b]上的分布密度函数为( )xf,的在
区间[a,b]上的最大值存在,并等于
()xf
λ
1
)(
max
],[
==
∈
xfL
bax
显然这里
()xfλ
在范围内的取值在[0,1]区间上。 ],[ bax∈
采用舍选法的步骤为:
(a) 选用均匀的[0,1]区间的随机数
1
ξ,构造出[a,b]区间上的
均匀分布的随机数
1
)( ξδ aba ?+=。
(b) 再选取独立的均匀分布于[0,1]区间上的随机数
2
ξ,判断
()δλξ f≤
2
是否满足。如满足上面不等式,则执行(c);如不满足,
则返回到步骤(a)。
(c) 选取δη =作为一个抽样值。
重复上面三个步骤,就可以产生出随机数序列
{ }
n
η
,它满足分布
密度函数。如图(2.3.1)所示,舍选抽样步骤(b)的判断
不等式
()xf
()δλξ f≤
2
,是为了保证随机点( )λξδ /,
2
落在曲线的下
面。因为x 取值在[内的概率等于面积比
()xf
], dxxx +
()
()
()dxxf
dxxf
dxxf
b
a
=
∫
上述抽样步骤得到的随机数数列是以分布密度函数分
布的。由于随机点(
()xf
)λξδ /,
2
落在曲线( )xf以下才被接受,并且所
有产生的点都落在面积(a)bL ?的范围内。
采用该方法的抽样效率为
()
()()abLabL
dxxf
E
b
a
?
=
?
=
∫ 1
.
显然我们希望效率能够越高越好。如果L很大(即具有高
峰),则此舍选抽样效率就不高。
()xf
例 对随机变量
η
抽样。它的分布密度函数为
()
?
?
?
≤≤
=
.,0
,10,2
其它
xx
xf
解 如果用直接抽样法,首先求出分布函数
. ()
2
xxF =
抽取在[0,1]区间上的均匀分布的随机数
ξ
。令
.
2
x=ξ
则有
ξ=x
.
x 为
η
的子样的一个个体。但是开方运算量较大,可改用舍选
法来做。
() 22maxmax
]1,0[]1,0[
==≡
∈∈
xxfL
xx
.
依照第一类舍选法步骤:
1. 依次产生独立的[0,1]区间上的均匀分布的随机数
21
,ξξ,
2. 判断 ()
112
1
ξξξ =≤ f
L
是否成立。
3. 若成立,则取
1
ξ=x
;
4. 若上面不等式不成立,可以再产生一组
21
,ξξ进行重复试验。
但实际上,因为
21
,ξξ本来就是任意的,如果
12
ξξ ≤
不成立,
必有
21
ξξ <。所以若
12
ξξ ≤不成立,只要将
1
ξ和
2
ξ互换以下,这个不
等式就必定成立。所以可以取
()
21
,max ξξ=x
.
一般高次幂的情况。设
η
满足分布密度函数
()
?
?
? =∈
=
?
.,0
,...2,1],1,0[,
1
其它
nxnx
xf
n
用舍选法抽样,依次产生独立的[0,1]区间上的均匀分布的随
机数
n
ξξξ ...,,
21
,则取
()
n
x ξξξ ,...,,max
21
= .
2.第二类舍选法
假如和同是在)(xh )(xf ]1,0[∈x区域上的分布密度函数,并且
可以写为 )(xf
()
()
)()()()( xhxLgxh
xLh
xf
Lxf ≡?= .
其中L为常数,它要保证1)( ≤xg,即1
)(
)(
max
]1,0[
>=
∈
xh
xf
L
x
。可视
为另一个随机变量的分布密度函数。
)(xg
抽样步骤:
(1) 在[0,1]区间上抽取均匀分布随机数
ξ
,并由分布密
度函数抽样得到
)(xh
h
η
。
(2) 判别)(
h
g ηξ ≤不等式是否成立。如果不成立,则返回到步
骤(1)。
(3) 选取
h
ηη=
作为服从分布密度函数的一个抽样值。 )(xf
这种方法的抽样效率为。 LE /1=
例 采用第二类舍选抽样法来产生标准正态分布的随机抽样
值。标准正态分布密度函数可以写为
?
?
?
?
?
?
?=
2
exp
2
1
)(
2
x
xf
π
( )+∞<<?∞ x
解 由于相应的分布密度函数不存在反函数,故可以采用舍选
法。令
π
e
L
2
≡
,
, (
x
exh
?
≡)(
)0 +∞<< x ,
()}21exp{)(
2
??≡ xxg , ( )0 +∞<< x .
由于是x 的偶函数,因而可以在()(xf ),0 +∞区域上抽样后反射到
区间上的抽样值。这样我们可以只考虑)0,(?∞
),0( +∞
区域的抽样。
此时在对的抽样中,
)()()( xhxLgxf =
(1)对的抽样可以用直接抽样法。由
)(xh
1
lnξη ?=
h
算出
h
η的值,
(2)然后产生随机数
2
ξ,判别
)(
2 h
g ηξ ≤
是否成立,也即判断
不等式 是否成立。
2
ξ
2
ln2)1 ?≤(η ?
h
(3)如不成立,则舍弃,再重新由h直接抽样; )(x
(4) 如成立,则抽样值为
h
η
。该抽样的效率为
e
E
2
π
=
。
3. 第三类舍选法
如果分布密度函数可以表示成积分形式
.
∫
∞?
=
)(
),()(
xh
dyyxgLxf
其中是二维随机向量的联合分布密度函数,取
),( yxg
),( yx )(xh
值在y的定义域上。常数L定义为
.
1),(/1
)(
>=
∫∫
+∞
∞?∞?
xh
dxdyyxgL
舍取抽样步骤:
(1) 由联合分布密度函数抽取(
),( yxg
),
yx
ηη随机向量值。
(2) 判别( )
xy
hηη ≤是否成立。若不成立,返回(1)。
(3) 取分布密度函数的抽样值
)(xf
x
ηη =。
该方法的抽样效率为1。 L/
证明: 抽取的子样中x≤η的概率等于在( )
xy
hηη ≤条件下,
x
x
≤η
出现的概率。即
{} (){ }
( ){ }
(){}
xy
xyx
xyx
hp
hxp
hxpxp
ηη
ηηη
ηηηη
≤
≤≤
=≤≤=≤
,
()
()
()
()
()
()
1221
2211
2211 1
1
1
,
,
,
dtdtttgL
dtttgdt
dtttgdt
xth
th
xth
∫∫
∫∫
∫∫
∞?∞?
∞+
∞?∞?
∞?∞?
?
?
?
?
?
?
==
.
在此,我们应用了贝斯(Bayes)定理。
当x , y 相互独立时,则有( ) ( ) ( )ygxgyxg
21
, =。则
() ()
( )
()
12
hx
f xLgx gyd
?∞
=
∫
y
.
若进一步假定() 10 ≤≤ xh,并且
()
2
1, [0,1]
0,
y
gy
∈
?
=
?
?
其它
则有,这正好属于第二类舍选法处理的分布密度
函数类型。
)()()(
1
xgxLhxf =
例 各向同性方位角余弦的抽样。
解 此问题可以采用直接抽样法。由[0,1]区间上的均匀分布
随机数ξ产生出[ ]2,0 π的均匀分布随机数πξδ 2=,方位角余弦的
抽样值为δη cos=。但是由于余弦运算量较大,可以改用第三类
舍选法。
?
?
?
?
?
=
1
)(xf π
=x
y
1
ξ
2
ξ
(
g(
1
ξ
2
ξ
(xg
(g
(f
π
4
=L
h
方位角余弦的分布密度函数为
<
?
其它,0
1,
1
1
2
x
x
取独立的在[0,1]区间上均匀分布的随机数
1
ξ和
2
ξ,定义
2
2
2
1
2
2
2
1
ξξ
ξξ
+
?
,
2
2
2
1
ξξ +=
反解公式所示方程得到
),()1(
2
1
1
yxhxy ≡+= ,
),()1(
2
1
2
yxhxy ≡?= .
现在我们来求出所满足的联合分布密度函数。 ), yx
Jyxhyxhfyx ?= )),(),,((),
211
其中为,的联合分布密度函数。由于和均为区间[0,
1]上的独立均匀分布的随机数,因而。联合
分布密度函数的计算结果为:
1
f
1
ξ
, yx
2
ξ
,(
2
x 1))),((
11
=yhhf
), y
?
?
?
?
?
<<<
?
=
其它
当
,0
,10,1,
14
1
),
2
yx
x
yx
.
可以得到
∫
∞?
=
1
),(
4
) dyyxgx
π
.
这相当于,。
1)( =x
抽样步骤:
(1) 产生[0,1]区间上的均匀分布的独立随机数
1
ξ和
2
ξ,计
算
2
2
2
1
2
2
2
1
ξξ
ξξ
+
?
=x
和。
2
2
2
1
ξξ +=y
(2) 判断是否成立。如不成立返回(1)。 1)( =≤ xhy
(3) 方位角余弦φcos的抽样值
2
2
2
1
2
2
2
1
ξξ
ξξ
η
+
?
=,
φsin
的抽样值为
2
2
2
1
21
2
ξξ
ξξ
η
+
=′。
这就同时求出
φsin
的抽样值,但此时
φsin
总是正的。这种
方法的效率为
785.0≈
4
=
π
E
。
改进后的抽样步骤:
(1) 产生[0,1]区域上的独立均匀分布的随机数
1
ξ和
2
ξ。令
12,
21
?== ξξ yx。
(2) 判断是否成立。如果不等式不成立,则返回到(1)。 1
22
<+ yx
(3) 取φcos的抽样值
22
22
yx
yx
+
?
=η,φsin的抽样值为
22
2
yx
xy
+
=′η。
改进后的
φsin
的抽样值就可以正可以负。
四、 复合抽样法
处理具有复合分布的随机变量的抽样。所谓复合分布是指
随机变量x服从的分布与另一个随机变量y 有关的分布。一般
复合分布密度函数可以表示为
.
dyyhyxgxf )()|()(
∫
+∞
∞?
=
其中表示与参数y有关的x 的条件分布密度函数,而)|( yxg
)(yh
是y 的分布密度函数。这时可以采取如下的方法来抽样:首先,
由分布密度函数抽取,然后由抽取的值: )(yh
|(
h
yxg
h
y )|(
h
yxg
g
x
)dx
)|(
h
yxg
dx
f
<≤ξ
f (yhy )()|
f
ξ
hp
n
n
p 1=
h
n
∑
?
=
n
i
1
1
≤ξ
)x
)f
x=ξ
.
上述抽样步骤的证明:
()( xxxpxxp +≤=+<
dxxdydxxg )( ==
∫
+∞
∞?
所以服从分布。 )(xf
1. 加分布抽样
作为复合抽样的特殊情况, 在此首先介绍加分布抽样。数
学上加分布的一般形式为
,
)()( xxf
n
n
∑
=
其中
,
10 <<
∑
n
n
p
.
这即是意味作总体分布以概率取分布。
n
p )(x
抽样的方法:
(1)取[0,1]区间上均匀分布随机数ξ, 解下面的不等式
求得n 。
.
∑
=
<
n
i
ii
pp
1
(2) 找到对应的,并对其抽样, 得到最后的抽样值(h
n
n
h
ηη =
。
这样的抽样步骤实际上是本节开始时介绍的迭加原则的
应用。
例 球壳均匀分布的抽样. 设球壳内外半径分别为和, 球
壳内一点到球心距离为r , 则 r 的分布密度函数为
0 1
R R
,
3
)(
3
0
3
1
2
RR
r
rf
?
=
10
RrR ≤≤ .
解 用直接抽样法, 取[0,1]区间上的均匀分布随机数ξ , 则
的取值就是以分布的一个抽样值。 ()[
3/1
3
0
3
0
3
1
RRR +?= ξη ]
)(rf
为了避免用运算量较大的开方运算, 可以改用复合抽样。令
, .
001
)( RxRRr +?=
2
001
2
1
RRRR ++=λ
则可以化为
1
3
2
)(3
3
)(
)(
2
00102
2
01
?+
?
+
?
=
λλλ
R
x
RRR
x
RR
xf
.
抽样的程序框图:
2. 减分布抽样
此类抽样的分布密度函数为
. )()()( xgAxgAxf ?=
2211
x 定义在区域[a,b]上, 和为非负实数。令m为的下
界, 即
1 2 12
A A
)(/)( xgxg
)(
)(
min
1
2
],[
xg
xg
m
bax∈
=
.
则
?
?
?
?
?
?
?=<
)(
)(
)()(0
1
2
211
xg
xg
AAxgxf
))((
211
mAAxg ?≤
.
因为, 所以 0
21
>? mAA
1
)()(
)(
0
121
≤
?
<
xgmAA
xf
令
)(
)(
)()(
)(
)(
1
2
21
2
21
1
121
1
xg
xg
mAA
A
mAA
A
xgmAA
xf
xh
?
?
?
=
?
=
,
则可以写为: )(xf
)()()()(
1121
xgxhmAAxf ?=
我们可以知道1)(0
1
≤< xh . 因而按第二类舍选法抽样即可。
抽样效率为:
)(
1
21
1
mAA
E
?
=
类似上述方法, 我们可以将写为 )(xf
)()()(
22
21
xgxh
m
mAA
xf
?
=
.
其中
mAA
mA
xg
xg
mAA
mA
xh
21
2
2
1
21
1
2
)(
)(
)(
?
?
?
=
, 0 1)(
2
≤< xh .
同样按第二类舍选抽样法, 其效率为:
1
21
2
)(
mE
mAA
m
E =
?
=
.
3. 乘加分布抽样
此类分布密度函数形式为
,
)()()( xgxHxf
n
n
n∑
=
],[ bax∈
其中。 为简单计, 下面我们只考虑两项(n=2) 的情况.
对更多项( n>2) 情况的一般表示可以以此作推广。
0)( ≥xH
n
设η的分布密度函数为:
)()()()()(
2211
xgxHxgxHxf +=
如果令
, .
∫
=
b
a
dxxgxHp )()(
111
∫
=
b
a
dxxgxHp )()(
222
则必有。这样我们可以改写为: 1
21
=+ pp )(xf
)()()(
)(
)(
)(
)(
22112
2
2
21
1
1
1
xgpxgpxg
p
xH
pxg
p
xH
pxf ′+′=+= .
上式所表示的分布密度函数形式就可以采用加分布抽样法。
我们也可以采用另一种方式,将公式改写为
?
?
?
?
?
?
+
+
+
+= )(
)(
)(
)(
)()(
2
2
2
21
2
1
1
1
21
1
21
xg
M
xH
MM
M
xg
M
xH
MM
M
MMxf
.
其中M和分别是和在区域[a,b]上的上界。令
1 2 1 2
M )(xH )(xH
21
1
1
MM
M
p
+
=
,
21
2
2
MM
M
p
+
=
.
,
2121
MMLL +== )()(
111
xhMxH = , )()(
222
xhMxH = .
则
[][ ])()()()()(
22221111
xgxhLpxgxhLpxf +=
.
这样的分布密度函数形式就可以采用加分布抽样和第二类舍
选法抽样。这种处理方法的效率不如前一种方法高, 但省掉了
公式中的积分计算。
4. 乘减分布抽样
设分布密度函数的形式为 )(xf
, )()()()()(
2211
xgxHxgxHxf ?= ],[ bax∈ .
令
)()(
)()(
min
11
22
],[
xgxH
xgxH
m
bax∈
= , )(max
1
],[
xHM
bax∈
= ,
则有如下的关系:
)()1()1)(()(
)()(
)()(
1)()()(0
1111
11
22
11
xgmMmxgxH
xgxH
xgxH
xgxHxf ?≤?≤
?
?
?
?
?
?
?=< .
再令
?
?
?
?
?
?
?
?
=
)(
)()(
)(
)1(
1
)(
1
22
1
1
1
xg
xgxH
xH
mM
xh
,
则 . )()()1()( xgxhmMxf ?=
111
可知0 , 因而实际上抽样可以采用第二类舍选抽
样法。采用如上类似的方法, 不难也将分布密度函数改写为
1)(
1
≤< xh
)(xf
)()(
1
)(
222
xgxh
m
m
Mxf
?
= .
其中为在[a,b]区间的上界. 且
2
M )(
2
xH
?
?
?
?
?
?
?
?
= )(
)(
)()(
)1(
)(
2
2
11
2
2
xH
xg
xgxH
mM
m
xh
,
)(
2
xh
在[a,b]区间上满足1)(0
2
≤< xh .抽样方法与前面的抽样方
法相同。