手把手教你蒙特卡洛模拟
蒙特卡洛模拟步骤
蒙特卡洛模拟步骤介绍蒙特卡洛模拟是一种基于概率的仿真方法，通过随机抽样和统计分析来解决复杂问题。
它得名于著名赌城蒙特卡洛，因为在蒙特卡洛赌场中使用了类似的概率方法。
蒙特卡洛模拟广泛应用于众多领域，如金融、物理学、工程学等，用于评估风险、预测结果等。
蒙特卡洛模拟步骤步骤一：定义问题在进行蒙特卡洛模拟之前，需要明确所要解决的问题。
问题应该具体明确，包括问题背景、目标和需要考虑的变量。
步骤二：建立模型在蒙特卡洛模拟中，需要建立一个模型来描述问题。
模型可以是数学模型、统计模型或者计算机模型。
模型应该能够描述问题中的各个变量之间的关系。
步骤三：确定参数分布在蒙特卡洛模拟中，需要确定模型中各个参数的概率分布。
参数分布可以根据实际数据来确定，也可以根据经验或专家知识来确定。
常见的参数分布包括正态分布、均匀分布等。
步骤四：生成随机样本蒙特卡洛模拟的核心是生成符合参数分布的随机样本。
可以使用随机数生成器来生成随机样本，确保样本的分布与参数分布一致。
步骤五：运行模拟在蒙特卡洛模拟中，需要运行模拟多次，以获取足够多的样本。
每次运行模拟时，根据随机样本和模型计算得到一个结果。
多次运行模拟的结果可以用于统计分析，得出问题的解。
步骤六：统计分析在蒙特卡洛模拟的最后，需要对多次模拟的结果进行统计分析。
可以计算均值、方差、置信区间等统计指标，以评估模拟结果的可靠性和稳定性。
步骤七：结果解读根据统计分析得到的结果，可以解读问题的答案。
可以得出问题的预测结果、风险评估等。
同时，还可以通过对结果的敏感性分析，评估不同变量对结果的影响。
蒙特卡洛模拟的应用举例例一：投资组合优化在金融领域，蒙特卡洛模拟可以用于投资组合优化。
通过随机生成不同资产的收益率，可以评估不同的投资组合的风险和收益。
通过多次模拟和统计分析，可以找到最佳的投资组合。
例二：工程设计在工程学中，蒙特卡洛模拟可以用于评估工程设计的可靠性。
通过随机生成不同变量的取值，可以模拟工程设计在不同条件下的性能。
蒙特卡洛模拟法
蒙特卡洛模拟法一蒙特卡洛模拟法简介蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟是一种通过设定随机过程，反复生成时间序列，计算参数估计量和统计量，进而研究其分布特征的方法。
具体的，当系统中各个单元的可靠性特征量已知，但系统的可靠性过于复杂，难以建立可靠性预计的精确数学模型或模型太复杂而不便应用时，可用随机模拟法近似计算出系统可靠性的预计值；随着模拟次数的增多，其预计精度也逐渐增高。
由于涉及到时间序列的反复生成，蒙特卡洛模拟法是以高容量和高速度的计算机为前提条件的，因此只是在近些年才得到广泛推广。
这个术语是二战时期美国物理学家Metropolis执行曼哈顿计划的过程中提出来的。
蒙特卡洛模拟方法的原理是当问题或对象本身具有概率特征时，可以用计算机模拟的方法产生抽样结果，根据抽样计算统计量或者参数的值；随着模拟次数的增多，可以通过对各次统计量或参数的估计值求平均的方法得到稳定结论。
二蒙特卡洛模拟法求解步骤应用此方法求解工程技术问题可以分为两类:确定性问题和随机性问题。
解题步骤如下：1.根据提出的问题构造一个简单、适用的概率模型或随机模型，使问题的解对应于该模型中随机变量的某些特征（如概率、均值和方差等），所构造的模型在主要特征参量方面要与实际问题或系统相一致2 .根据模型中各个随机变量的分布，在计算机上产生随机数，实现一次模拟过程所需的足够数量的随机数。
通常先产生均匀分布的随机数，然后生成服从某一分布的随机数，方可进行随机模拟试验。
3. 根据概率模型的特点和随机变量的分布特性，设计和选取合适的抽样方法，并对每个随机变量进行抽样（包括直接抽样、分层抽样、相关抽样、重要抽样等）。
4.按照所建立的模型进行仿真试验、计算，求出问题的随机解。
5. 统计分析模拟试验结果，给出问题的概率解以及解的精度估计。
三蒙特卡洛模拟法的应用领域蒙特卡洛模拟法的应用领域主要有：1.直接应用蒙特卡洛模拟:应用大规模的随机数列来模拟复杂系统，得到某些参数或重要指标。
蒙特卡罗模拟方法
复杂一些的生成器（一）
bining Generators:
考虑 J 个简单线性同余生成器：
x j,i1 a j x j,i mod m j , u j,i1 x j,i1 / m j j 1, 2....J
J
xi1 (1) j1 x j,i1 mod(m1 1) j 1
ui1 xi1 / m1
xi1 0
(m1 1) / m1 xi1 0 (其中 m1 为所有 mj 中最大的一个)
14
复杂一些的生成器（二）
2.Multiple recursive generator
xi (a1xi1 a2 xi2 ...... ak xik ) mod m ui xi / m 需要选取种子(xk1, xk2.......x0 )
Z2 (2 lnU1)1/2 sin(2U2 )
则
Z1，Z
为独立的正态随机数
2
26
逆变换方法（一）
我们无法通过具体的数学表达式计算正态分布函数 的逆函数，我们必须通过数值的方法逼近正态函数 下面我们介绍 Beasley-Springer-Moro 方法。
由于标准正态分布的对称性：－（1 1-u) －（1 u) 所以我们只需计算 0.5 u 1 时 －1 的值即可。
X ~ U[0,1] (均匀分布)。于是可以将上式积分看
作是f(X)的数学期望.若{Uk,1 k n}为 ~U[0,1].
则可以取n
1 n
n i 1
f (Ui )作为的估计，
由大数定律，可以保证收敛性，即：
n with probability as n
这表明可以用随机模拟的方法计算积分。
10
一个简单的例子(续)
金融风险管理中的蒙特卡洛模拟方法
金融风险管理中的蒙特卡洛模拟方法一、介绍金融风险是指在金融交易过程中，可能会发生的不可预测的负面效应。
金融风险管理是金融机构或投资者为应对这些风险而采取的措施。
蒙特卡洛模拟方法是近年来被广泛运用于金融风险管理的一种方法。
本文将介绍蒙特卡洛模拟方法在金融风险管理中的运用。
二、蒙特卡洛模拟方法蒙特卡洛模拟方法是从概率统计学的角度出发，通过生成大量的随机样本，从中通过统计学方法得出概率分布，以确定可能发生的风险程度。
蒙特卡洛模拟方法可以通过在输入数据中引入随机性来建立模型，然后通过迭代的方式计算大量的随机样本，从而得到某个随机变量的概率分布。
在金融风险管理中，蒙特卡洛模拟方法往往被用于对金融资产价格变化和波动性进行预测。
三、蒙特卡洛模拟方法在金融风险管理中的应用1. 资产定价资产定价是金融风险管理中的一个重要环节，而蒙特卡洛模拟方法可以用于计算资产价格的预期值和方差。
通过分析随机变量的概率分布，可以得出未来资产价格的预期值和波动范围。
同时，通过将不同市场环境下的随机变量输入模型，可以预测不同市场环境下的资产定价，从而帮助投资者制定合理的投资策略。
2. 风险分析蒙特卡洛模拟方法可以帮助分析金融产品存在的风险，从而对产品进行风险控制。
通过构建产品各项参数的蒙特卡洛模拟模型，可以获得产品未来可能出现的风险收益分布，避免投资人因产品风险而产生的财务损失。
同时，通过蒙特卡洛模拟方法可以对不同的产品方案进行模拟计算，从而帮助金融机构评估不同的方案推出后可能的收益和风险。
3. 风险管理风险管理是金融风险管理中最为重要的一环。
蒙特卡洛模拟方法可以帮助金融机构量化风险，并制定相应的风险管理方案。
通过对市场情况进行蒙特卡洛模拟分析，可以预测金融机构未来面临的市场风险，并通过制定相应的风险管理措施，来降低风险水平。
四、结论蒙特卡洛模拟方法作为一种强大的风险计量工具，在金融风险管理中得到了广泛应用。
通过将蒙特卡洛模拟方法应用于金融风险管理中，金融机构可以预测市场情况，管理风险，制定合理的投资策略，确保投资人利益最大化。
monte carlo 模拟方法
monte carlo 模拟方法Monte Carlo模拟方法是一种通过随机抽样和统计分析来解决问题的数值计算方法。
它的名称来源于摩纳哥的蒙特卡洛赌场，因为模拟方法与赌博的不确定性和随机性相似。
在各个领域，Monte Carlo模拟方法被广泛应用于概率论、统计学、物理学、金融学等领域的计算问题中。
Monte Carlo模拟方法的基本思想是通过随机抽样来模拟系统的行为，从而对系统的特性进行估计。
其核心思想是通过大量的随机抽样来近似计算一个问题的解或概率。
与传统的解析方法相比，Monte Carlo模拟方法不需要求解复杂的方程式或模型，而是通过模拟随机事件的发生频率来得出结果。
Monte Carlo模拟方法的步骤主要包括以下几个方面：1. 定义问题：首先需要明确要解决的问题，并将其转化为数学模型或概率模型。
2. 设定输入参数：根据问题的特性，选择合适的参数，并确定它们的概率分布或可能取值范围。
3. 生成随机样本：根据输入参数的概率分布，使用随机数生成器生成一系列随机样本。
4. 模拟系统行为：根据生成的随机样本，模拟系统的行为，并记录感兴趣的结果或变量。
5. 统计分析：对模拟结果进行统计分析，得出问题的解、概率或其他感兴趣的统计量。
6. 改进模型：根据模拟结果，可以对模型进行调整或改进，进一步提高模拟结果的准确性。
Monte Carlo模拟方法的优势在于可以处理各种复杂的问题，尤其是那些无法通过解析方法求解的问题。
它不需要对问题进行简化或做出过多的假设，能够更好地反映实际系统的不确定性和随机性。
此外，Monte Carlo模拟方法还可以提供问题的概率分布、置信区间等信息，帮助决策者做出准确的决策。
Monte Carlo模拟方法的应用十分广泛。
在金融领域，它可以用于估计期权的价格、风险价值等。
在物理学中，它可以用于模拟粒子运动、能量传输等。
在统计学中，它可以用于估计参数的置信区间、假设检验等。
在工程领域，它可以用于分析系统的可靠性、优化设计等。
蒙特卡洛模拟法
蒙特卡洛模拟法
蒙特卡洛模拟法（Monte Carlo Simulation）是一种概率模型，用于模拟复杂的系统。
它是通过大量随机数据的模拟，来获得对真实情况的大致模拟，从而获得解决复杂问题的决策性结果。
蒙特卡洛模拟法在投资、金融风险分析和管理、保险理论研究、原油价格预测、医学研究、生物化学等领域有着广泛的应用。
它可以用来研究战略游戏、疾病传播模型、统计检验、社会网络分析、概率计算等。
蒙特卡洛模拟的基本思想是：在模型中模拟某种随机事件，通过模拟结果，来推断出最佳解决方案。
MonteCarlo模拟教程
rand('seed',0.1);
rand(1) ％每次运ra行nd程('s序tat产e',s生um的(1值00*是clo相ck同)*r的and);
1901 3408
3.1415929
蒙特卡罗投点法是蒲丰投针实验的推广：
在一个边长为a的正方形内随机投点，
该点落在此正方形的内切圆中的概率 y
(a/2,a/2)
应为该内切圆与正方形的面积比值，
即 πa/22 : a2 π/4
n=10000; a=2; m=0; for i=1:n
ox
x=rand(1)*a; y=rand(1)*a;
举例
例1 在我方某前沿防守地域，敌人以一个炮排（含两门火炮） 为单位对我方进行干扰和破坏．为躲避我方打击，敌方对其阵地 进行了伪装并经常变换射击地点．
经过长期观察发现，我方指挥所对敌方目标的指示有50％是准 确的，而我方火力单位，在指示正确时，有1/3的射击效果能毁 伤敌人一门火炮，有1/6的射击效果能全部毁伤敌人火炮．
Monte Carlo 模拟
内容提纲
➢1.引言 ➢2.Monte Carlo模拟基本思想 ➢3.随机数生成函数 ➢4.应用实例举例 ➢5.排队论模拟 ➢6.Monte Carlo模拟求解规划问题
Monte Carlo方法：
引言(Introduction)
蒙特卡罗方法，又称随机模拟方法，属于计算数学的一个分支，它是在上世纪四 十年代中期为了适应当时原子能事业的发展而发展起来的。亦称统计模拟方法， statistical simulation method 利用随机数进行数值模拟的方法
蒙特卡洛模型方法
蒙特卡洛模型方法蒙特卡罗方法（Monte Carlo method）蒙特卡罗方法概述蒙特卡罗方法又称统计模拟法、随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，是使用随机数（或更常见的伪随机数）来解决很多计算问题的方法。
将所求解的问题同一定的概率模型相联系，用电子计算机实现统计模拟或抽样，以获得问题的近似解。
为象征性地表明这一方法的概率统计特征，故借用赌城蒙特卡罗命名。
蒙特卡罗方法的提出蒙特卡罗方法于20世纪40年代美国在第二次世界大战中研制原子弹的“曼哈顿计划”计划的成员S．M．乌拉姆和J．冯·诺伊曼首先提出。
数学家冯·诺伊曼用驰名世界的赌城—摩纳哥的Monte Carlo—来命名这种方法，为它蒙上了一层神秘色彩。
在这之前，蒙特卡罗方法就已经存在。
1777年，法国Buffon提出用投针实验的方样调查来确定可能的优胜者。
其基本思想是一样的。
科技计算中的问题比这要复杂得多。
比如金融衍生产品（期权、期货、掉期等）的定价及交易风险估算，问题的维数（即变量的个数）可能高达数百甚至数千。
对这类问题，难度随维数的增加呈指数增长，这就是所谓的“维数的灾难”（Curse of Dimensionality），传统的数值方法难以对付（即使使用速度最快的计算机）。
Monte Carlo 方法能很好地用来对付维数的灾难，因为该方法的计算复杂性不再依赖于维数。
以前那些本来是无法计算的问题现在也能够计算量。
为提高方法的效率，科学家们提出了许多所谓的“方差缩减”技巧。
另一类形式与Monte Carlo方法相似，但理论基础不同的方法—“拟蒙特卡罗方法”（Quasi －Monte Carlo方法）—近年来也获得迅速发展。
我国数学家华罗庚、王元提出的“华—王”方法即是其中的一例。
这种方法的基本思想是“用确定性的超均匀分布序列（数学上称为Low Discrepancy Sequences）代替Monte Carlo方法中的随机数序列。
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手把手教你蒙特卡洛模拟
1、定义：蒙特卡洛(Monte Carlo)模拟是一种通过设定随机过程，反复生成时间序列，计算参数估计量和统计量，进而研究其分布特征的方法。
2、基于计算机的蒙特卡洛模拟实现步骤：
（1）对每一项活动，输入最小、最大和最可能估计数据（注意这里不是三点估算），并根据提出的问题构造或选择一个简单、适用的概率分布模型，使问题的解对应于该模型中随机变量的某些特征（如概率、均值和方差等），这些特征都可以通过模拟出的概率分布图得到。
（2）根据模型中各个随机变量的分布，利用给定的某种规则，在计算机上快速实施充分大量的随机抽样。
（3）对随机抽样的数据进行必要的数学计算，统计分析模拟试验结果，给出问题的概率解以及解的精度估计，即最小值、最大值以及数学期望值和单位标准偏差。
（4）按照所建立的模型进行仿真试验、计算，求出问题的随机解。
（5）根据求出的统计学处理数据，让计算机自动生成概率分布图，通常为正态分布图。
（6）根据概率分布图读出所需信息，如某项目成本200万情况下的完工概率，或确保70%完工概率时需要的成本等。
3、基于EXCEL与Crystal Ball的蒙特卡洛成本模拟过程实例：
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