Abschnitt: 3.5 Gaußverteilte Zufallsgröße
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Erzeugung mittels Additionsmethode

Dieses sehr einfache, auf dem zentralen Grenzwertsatz basierende Verfahren zur rechnertechnischen Generierung einer Gaußschen Zufallsgröße soll hier nur stichpunktartig skizziert werden:
(1)  Man geht von jeweils zwischen 0 und 1 gleichverteilten und statistisch voneinander unabhängigen Zufallsgrößen ui aus. Jede dieser Zufallsgrößen hat somit den Mittelwert 1/2 und die Varianz 1/12.
(2)  Danach bildet man die Summe über I Summanden, wobei I hinreichend groß gewählt werden muss:
Nach dem zentralen Grenzwertsatz hat die Zufallsgröße s mit guter Näherung eine Gaußsche WDF.
(3)  Der Mittelwert der neuen Zufallsgröße s beträgt nun I/2. Da die gleichverteilten Zufallsgrößen ui als statistisch voneinander unabhängig vorausgesetzt wurden, können auch ihre Varianzen addiert werden, so dass sich für die Varianz von s der Wert I/12 ergibt.
(4)  Soll eine gaußverteilte Zufallsgröße x mit anderem Mittelwert mx und anderer Streuung σx erzeugt werden, so muss noch folgende lineare Transformation durchgeführt werden:
(5)  Wählt man den Parameter I = 12, so vereinfacht sich die Generierungsvorschrift, was insbesondere bei rechenzeitkritischen Anwendungen – z. B. bei einer Echtzeitsimulation – ausgenutzt werden kann:
Die nach der Additionsmethode (mit Parameter I) approximierte Gaußsche Zufallsgröße liefert allerdings nur Werte in einem begrenzten Bereich um den Mittelwert mx. Allgemein gilt:
Der Fehler gegenüber der theoretischen Gaußverteilung ist an diesen Grenzen am größten und wird für steigendes I kleiner. Diesen Sachverhalt können Sie sich anhand eines Videos nochmals verdeutlichen.
Prinzip der Additionsmethode (Dateigröße 730 KB – Dauer 3:45)
 
 

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