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  • 数学之美_马尔科夫模型01

    1. 概率:是一种分析问题的范型(也可以说一种分析问题的模板)

    2. 马尔科夫:是一个人名。

    2.1 生平:俄国数学家,出生于梁赞州。位置靠近欧洲。

    模样就是张这个样

     父亲是一位中级官员,后来居家迁往圣彼得堡,1794年马尔科夫进入圣彼得堡大学,是从切比雪夫。毕业后留校任教。

    详细生平:

    https://baike.baidu.com/item/%E5%AE%89%E5%BE%B7%E9%9B%B7%C2%B7%E9%A9%AC%E5%B0%94%E5%8F%AF%E5%A4%AB/10445098

    3. 马尔科夫最伟大的成就就是马尔科夫链,路径。关键字:马尔科夫链,马尔科夫矩阵,隐马尔科夫。马尔科夫属于概率论这个范畴中的一种模型。

    隐马尔可夫并不是马尔科夫发明的。现代概率论的一位大牛!

    4. 马尔科夫预测

    公理:一切用于实际应用的属性模型都需要实际情况的检验。

    推论1:实践是检验真理的唯一标准。

    推论2:一切预测模型仅仅只是预测。

    性质:

    1、有效性:预测给出了未来发生实践的可能值(不是可能值)。

    2、差异性:预测与实际值一定有差别(注意:是一定!)。

    3、可控性:优良的模型给出预测值与实际值相差不可能太大(误差太大就不叫预测了)。

    第一个问题:信息耗散

    *一则消息在a1、a2、a3,... ,an...这么多人中一次传递,每次传递该消息会出现消息的失真,失真的概率为p,那么第n个人获得消息的可靠程度如何?

    举例:击鼓传花、消息传递游戏等等,在现实过程中非常多的例子。

    第二个问题:愚蠢的顾客

    *某同类物品A、B、C的宣传力度不同,愚蠢的顾客在广告宣传的效应下,第一次尝试选择购买A、B、C的概率为0.2,0.4,0.4。

    *经销商统计,顾客的购买倾向为下标,尝试求某顾客第四次来购买格物品的概率。

    起源

    *20世纪初,马尔科夫(Markov)研究自然界有一类事物变化过程仅与事物的近期状态有关,与事物过去的状态无关(很像LSTM模型)。

    *这样的性质称为马尔科夫性,或无记忆性,或者无后效性(像金鱼一样,吃了东西忘了还吃过,继续吃)。

    *例如:一个商店的累计赚了多少钱,如果现在时刻的盈利已知,则未来某一时刻的盈利数目与现在时刻以前的任一时刻盈利额无关。

    随机游走、布朗运动:

    *一个质点在零时刻位于原点,每间隔单位时间右移或者左移一个单位长度,右移动的概率为p,左移动的概率为1-p,质点在第n个时刻的位置为X(n),n=0.1,...这样的过程叫马尔科夫过程(马尔科夫构成可以理解成:现实中无脑的游走过程)

    *布朗运动就是一个马尔科夫过程。

    *这里只讨论离散的马尔科夫过程(大学有一门课程叫随机过程,有兴趣的话可以看一下这个《随机过程》)。

     名词铺垫

    * 随机过程的本质就是对一系列随机变量的整体描述。

     *定义(非纯数学的):T是一个实数集合,如果对任意的t∈T,αt是一个随机变量,那么我们把全部的αt搁一块儿{α,t∈T},就称为随机过程,t可以简单理解为时间,αt的全体取值即可成为状态空间。

    *定义:如果我们知道这么一个随机序列,状态空间E是可列的。如果i,j∈E,k = 1,... n-1,如果有这么一个式子,

    就是一个马尔科夫链,具备马尔科夫性。也就是说当前时刻的状态只和前一个时刻的状态有关。

    时齐性与转移概率

     时齐性:就是前面说的只和前一个时刻有关。

    转移概率:就是转移概率矩阵Pij(m)表示i状态转移到j状态,转移了m次

    转移概率矩阵

     

     *马克科夫预测的核心在于转移概率矩阵的确立。

    *去诶定这些概率的的方法,可以是统计,可以理论分析,甚至是猜测的。

    柯尔莫哥洛夫-郄普曼方程(K-C方程)

    马尔科夫预测模型

     

     举一个例子:

    还是以上面一个例子:

    1. 初始状态为:0.2 0.4 0.4

    2.转移概率矩阵为上面那个东西。

    因此用matlab赋值

    >> s = [0.2 0.4 0.4]
    s =
    0.2000 0.4000 0.4000
    >> p = [0.8 0.1 0.1;0.5 0.1 0.4;0.5 0.3 0.2]
    p =
    0.8000 0.1000 0.1000
    0.5000 0.1000 0.4000
    0.5000 0.3000 0.2000
    >>

    如果是第一次来购买这个物品的概率为s*p^1,如果第四次就是s*p^4

    >> s * p^4
    ans =
    0.7101 0.1327 0.1572

     另外我们发现经过多次传递之后,这个值会不变了

    >> s * p^400
    ans =
    0.7143 0.1310 0.1548
    >> s * p^401
    ans =
    0.7143 0.1310 0.1548
    >> s * p^402
    ans =
    0.7143 0.1310 0.1548
    >> s * p^399
    ans =
    0.7143 0.1310 0.1548

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