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文档简介

1、马尔科夫链数学模型,2011270004,1,学习交流PPT,本PPT的主要内容,1,Markov数学模型建立背景2,Markov数学模型建模过程3,Markov数学模型应用简介,2,学习交流PPT,1;1874年进入圣彼得堡大学,P.L .切维塞夫思想的影响很深。1878年毕业,以连分获得了微分方程分数的积分第一门金牌。两年后获得硕士学位,担任圣彼得堡大学副教授。1884年获得物理学-数学博士学位,1886年担任牙齿学校教授。1896年被选为圣彼得堡科学院院士。1905年被授予功勋教授号码。3,学习交流PPT,1,Markov数学模型建立背景,1 .马尔科夫数学模型创始人马尔科夫马尔科夫是彼

2、得堡数学学派的代表人物。以数论和概率论方面的工作着称。他的主要着作有概率计算等。在数论方面,他研究了连分数和二次否定式理论,解决了很多难题。在概率论中,他发展了矩法,以扩大代数法和中心极限定理的应用范围。马尔科夫最重要的事情是在19061912年之间,提出并研究了可以用数学分析方法研究自然过程的一般示意马尔可夫链。同时,对无后效的随机过程马尔可夫过程进行了研究。马尔科夫通过多次观察实验发现,在一个系统的状态切换过程中,n阶切换牙齿获得的状态经常取决于之前(n-1次)考试的结果。在马尔可夫深入研究后,指出,在一个系统从一种状态转换到另一种状态的过程中存在切换概率,牙齿切换概率可以根据前面的状态进

3、行估算。与牙齿系统的原始状态和此次迁移前的马尔可夫过程无关。(威廉莎士比亚、美国电视电视剧、美国电视电视剧)目前,马尔可夫链理论和方法已广泛应用于自然科学、工程技术和公共设施。4,学习交流PPT,1,Markov数学模型建立背景,2 .马尔可夫链的原理介绍马尔可夫链是马尔可夫性质的随机变量X_1,X_2,X_3.的数列。这些变量的范围,即所有可能值的集合,称为“状态空间”,X_n的值是时间n的状态。对于X_n 1牙齿科举状态的条件概率分布,如果是X_n的函数之一,则为p (x _ n1=x | x _ 1=x _ 1,x _ 2=x _ 2,x 以上牙齿恒等式可以看作是马尔可夫性质。5,学习交

4、流PPT,1,Markov数学模型建立背景,3 .马科夫链的理论发展马科夫在1906年率先进行了这种过程。将其一般化为可数的无限状态空间是科莫格洛夫在1936年提出的。马尔可夫链、布朗运动、巡回假说这两个20世纪初物理学的重要课题有联系,但马尔科夫寻找的不仅仅是数学动机,而且似乎是对名义上从属事件数定律的扩展。物理马尔可夫链通常对队列理论和统计中的建模进行建模,并作为信号模型使用熵编码技术(如算术编码) (著名的LZMA数据压缩算法采用与马尔可夫链和算术编码相似的间隔编码)。马尔可夫链也有很多生物应用,特别是人口过程,可以帮助对模拟生物人口过程建模。隐藏的马尔可夫模型也用于编码区域或基因预测(

5、Markov model)。6,学习交流PPT,1,Markov数学模型建立背景,4 .马尔科夫数学模型可行性世界中的一切都在随时间变化。例如一个地区气候指标气温和湿度的变化。身体血液循环、心跳角度血压和出血量;神经细胞兴奋或抑制转移;生物世代交替过程中遗传性质的表达所有变化的事物的表达状态可以是数字、非数字、连续、离散的。在牙齿的情况下,我们需要构建一个重要的随机过程类,研究对象的状态s(t)不确定,可以取K-状态si(i=1,K)之一,有时可以取无限多个状态的模型,牙齿模型是马尔可夫数学模型。建模时,时间变量也离散。我们想通过建立两个相邻的时间研究对象采取多种状态的概率之间的关系来研究其变

6、化规律。因此,马氏链也在研究一种状态切换问题。(David aser,Northern Exposure(美国电视电视剧),7,学习交流PPT,过程(或系统)时间t0的状态已知的条件下,时间tt0中过程的状态分布与时间t0之前的过程状态无关。通俗地说,在已经知道过程“现在”的条件下,它的“未来”不依赖“科举”。第二,Markov数学模型建模过程,Markov(无后效),分布函数:1,Markov链定义,8,学习交流PPT,11由于随机变量的条件分布规律,条件分布规律满足:12,学习交流PPT,马尔科夫链的状态空间牙齿有限集合,则称为有限状态的马尔科夫链。如果马氏链的状态空间是可列集,则称为可列

7、状态的马氏链。13,学习交流PPT,记住。称为均质马尔可夫链初始分布。,第一阶段移动概率为14,学习交流PPT,示例1(简单疾病死亡模型),3,马氏链的示例,15,学习交流PPT,马氏链的基本方程,基本方程,16,学习交流PPT,学习,W稳定概率,W稳定概率吸收链具有吸收状态(到达时不离开的状态I,pii=1),从非吸收状态经过有限的时间转移,以正概率到达吸收状态。具有R个吸收状态的吸收链的转移概率阵列标准形式,R为非零牙齿的元素,yi为从第I个非吸收状态被特定吸收状态吸收之前的平均转移次数。18,学习交流PPT,19,学习交流PPT,“随机”,20,学习交流PPT,R个吸收状态,NR个郑智薰

8、吸收状态的吸收链,其nn以前矩阵的标准格式为,(注:因此,上述子阵列Sn表示所有未吸收状态为初始状态,N阶段切换后S个未吸收状态的概率。(阿尔伯特爱因斯坦,美国电视电视剧,未吸收状态,未吸收状态)在吸收链中,F=(IS) -1称为F。21,学习交流PPT,22,学习交流PPT,(a)假设:n=0,1,2,(I) N,BN,cn分别表示N代植物中基因型为aa,AA,Aa的植物占植物总数的比例。使X (n)成为N代植物的基因型分布:n=0时植物基因型的初始分布(即种植开始时的分布),3,Markov数学模型应用简介,23,交流PPT学习,(B)建模假设()后代都是AA型。第一代aa型和AA型的结合

9、,后代AA型的可能性为1/2,n1代AA型和AA型的结合,后代不能成为Aa型。因此,当n=1,2时,也就是说,可以推出类似的,cn=0,(ii) n代分布和n1代分布之间的关系是肯定的。,(2.2),(2.3),(2.4),24,学习交流PPT,(2.2),(2.3),(2.4 Mn),(2.4 Mn的计算方法是求M对角化,即逆矩阵P和对角线库D,因此M=其中矩阵M的三个茄子特征值。对于(2.5)格式的M,可以轻松取得唯一值和特征向量。=1,=1/2,=0,26,因为学习交流PPT,所以通过计算有P-1=P。在前面提到的问题中,如果将基因AA型植物与各种植物结合,而不是将同一种基因型植物结合,

10、那么后代拥有三种茄子基因型的概率在表中列出。(大卫亚设,Northern Exposure(美国电视电视剧),29,学习交流PPT,M的特征值,通过计算,33,学习交流PPT,(b)建模取决于假设(iii),n1代中N代基因型分布的变化取决于方程,因此,如果已知初始分布x(0),则N代基因型分布如下(3.8)表达式所示,(3.9),35,学习交流PPT,(c)模型讨论研究,随机组合的情况下隐性患者的变化很有趣,但随机组合出现了非线性问题,超出了牙齿章节的范围,但以其他技巧的情况下随机组合的情况下,(3.9)表达式为例,一个村庄共有2000对婚姻关系,其中59对婚姻关系,一对基因由A,A两个茄子

11、基因组成,A出现的概率设定为P,A出现的概率设定为q=1-p。在随机交配群体中,子女成为aa、AA、Aa型的概率分别为p2、2pq、Q2。根教系数为F的组的情况,根据条件概率公式,后代发生aa型基因对的概率,38,学习交流PPT,有近亲交配的组和不允许近亲繁殖(F=0)的组比较,如果A是某种隐性疾病的基因,在根教组中很容易看到。同样,后代发生AA型基因对的概率是p2 Fpq。Aa型不能成为共同祖先相同基因的重复,因此出现的概率为2pq(1-F)。39,学PPT交换。例如,苯丙酮尿症是隐性基因纯合子aa型疾病(A是隐性疾病基因)、隐性基因的发生频率、表亲结婚和非近亲结婚子女中获得苯丙酮尿症的概率。(阿尔伯特爱因斯坦,Northern Exposure(美国电视电视剧),他的表亲结婚的近交系数是1/16,因此孩子发生牙齿

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