Файл: Яковлев, В. В. Стохастические вычислительные машины.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 109

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Для реализации требуемой нелинейной зависимости (3.19) требуется отыскание правил поиска единственного решения по

переменным р { (i =

1, 2,

3, . . .,

I). Очевидно, что если p t =

р 2

=

= ■■■ = Pi = 0 ,5 ,

то

р ( Х ;.) =

2 ',=const, р (z) = Aj2~l,

т.

е.

в схеме реализуется линейное преобразование. Отыскание же

значения вероятностей p t по заданным значениям р

(Х у ) при р , =£=

0 ,5 представляет

известные трудности.

 

Действительно, для процесса формирования случайных чисел

Х у справедливо:

 

 

 

 

 

Я1 Я2 Я3 ' 1-1 Я1 Pi,

 

 

Я1 Я2 Я3 ' ••Я1-1Р1 = Р2 ,

 

 

Р г Р з Р з - ■ ■Р 1- 1Я1 = Р 21_Ъ

(3.20)

 

 

 

Р1 Р2 Р3 ’ '

1-1 Р1 =

P„i

 

где Я1 = 1 ~ Pi, i =

1, 2 , 3 ,.

. ., I, P j

= p (X y ), j =

1, 2 , 3 , . . . , 2l.

Рис. [46. Функциональный преобразователь код-вероятность, основанный на независи­ мом формировании каждого разряда случай­ ного числа X : П г, Д 2, ..., Я ; — линейные

преобразователи ПКВ

Система (3.20) содержит 21уравнений при I переменных и по­ этому является переопределенной. В связи с этим точное и един­ ственное решение системы (3.20) возможно лишь в некоторых част­ ных случаях.

1. Р г = Р 2 = Р 3 = . . . = Р 2 /= 2~1. Этот случай тривиален.

Подставляя значения P j в выражение (3.20), снова приходим к ли­ нейному преобразованию.

2. Преобразуем систему уравнений (3.20) к виду:

Ях—Р г ^ Р 2+ Рз + •••+ Р 21~х,

(3 .2 1 )

Pi = P 2l-4 l +

+ - - - + P J -

9 8


Точное решение

этой

системы

возможно лишь

при условии

■Pi + Р г +

Рз +

•••+

Р 2i =

1.

 

Запишем

еще

одну

систему, основанную на

(3.20):

Я1Я2 = P i + Р<2. + •••+ Р 21~з = P l’

ЯгРг = Р2‘~*+1 + Р 21~^2 + •••+ Р ч}^ = Р 2>

Р1Я2 = Р ^ Ч 1 + Р 21~Ч2 + ' ••+ ^ '" W

-2 = Р '3’

PlPz = p 2l-42l~2+l + Р 2/- 1+2,- 2+2 +

' ' •+

Р 2<= Р 1

Из первого

уравнения этой системы определим

 

Я™= —

 

К ___________ П

 

 

P i + . . . +/>,/_!

P i+ i»;-

 

У

91

Из третьего

уравнения

найдем

 

 

 

Л(2)

Р '

 

 

 

Р '

 

г 8 _

 

 

 

 

 

Ч2

-------

V

^ r . .+ р 2/

 

 

 

 

Л

 

 

где p i и ?!

определены из

(3.21).

 

 

Таким образом, подсистема (3.22) имеет точное и единственное

решение по q2 =

Р [ + Р з при

 

 

Pi

Pi,

или, что то же

P'l+Pi Р'з+Pi

самое,

 

- 0 - = # и р ; + р ; + р ; + р ;= 1 .

' а

Далее запишем еще одну подсистему, получаемую из системы

(3.20):

1 ) 9 i ? 8 ? 8 9 4 = P i + P 2 + . . - + P 2^ = P i i .

j

?1?2?ЗТ4 =

P 2l~l+1 +

•••+ Р 2^-3 = Р 21,

 

Я1Я2Р3Я4. = Р 2<-3+1 +

•••+ Р 2*-3+2*-4

= Р"з1.

 

Я&РзР* =

Р 2*-3+2*-4+1 +

•. . + Р 2/-2

= Р'41,

 

2 ) g ift? S ? 4 =

P 2i-3+1 +

•••+ Р 2'-3 +2'- *

= P l2 ,

 

Я1Р2Я3Р4.=

Р21-2+г1~Чх +

•••+ Р 2121~3 = /J22,

(3.23)

ЯхРзРзЯл, = Р 2'-3+2;-3+1 +

•••+ P 2Z-2+2/-3+2Z_4= Р 32»

 

Я1Р2РЗР4 = P 2Z-2+2Z-3+2Z-4+l + ••’ + P 2Z~1 = ^42.

7*

99



3 )

P l? 2 ? 8 ? 4

=

P ^ + l + • • •

+

 

 

= P 13,

 

 

РхЧзЯзРх =

P2l-l^l-*+1 +

•••+

Р 2(-1+2/-3 = ^23,

 

Р1Я2Р3Я4 = ^V_W _3fl + •••+ ^2/_1+2,_3+2'_4 = P 33’

 

Р 1 Я 2Р З Р 4

P 2 ^ ~ 1—2^~3+2^~i ^-l ^

*

* *

P 2 ^ ~ *+ 2 ^ ~ 2

P ^ 3 >

4)

Р 1 Р 2 Я3 Я4

=

^ V -1!-2/-2+ l +

' ' ' +

P 2 1~1 \-2 1~'*‘+ 2 1~* = ^ 14>

 

Р1 Р2 Я3 Р4

=

^ V _1f2 i_2fV“4+l +

' ’ •+

P 2l-l+il-2+it-3 = P 24,

 

Р1Р2Р3 Я4

=

Р 2 1~1+2 1~2+2 1~3г1 +

••’ +

Р 2 1~1+2 1~2f 2 /-S+2 /-4 = ^34,

 

P L P 2P 3P 4

P 2^ ^ '-2 ^ ~

2^ 4 1 ' * * ' H- ^ 2 ^

P 4 4 ,

Разобьем системы (3.23) на четыре группы уравнений 1, 2, 3, 4. Для каждой группы характерно то, что первые два члена всех уравнений группы одинаковы и известны из решения систем (3.21)

и (3.22).

Группа 1 уравнений системы (3.23) имеет точное и единственное

решение:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

„(и

Гц + Ргг

>

п<1)

- -

^21+ ^41

4

3

p i

Р 4

-------- р Т —

при условиях

 

 

п

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11

 

^

и P ^ + P h + P h + P l ^ P l

Р ”

р

^21

*41

 

 

 

 

 

 

 

Группа 2 уравнений имеет

 

точное

и

единственное решение

х,(2)

р"

р*

 

Л2) _

-^22~Ь ^42

*12> *22

 

Уз

— ----------------D'

 

р Т

 

р '

при

 

 

*2

 

 

 

 

*2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

О"

п*

и P l 2 + ^ 2 2 + ^ *3 2 “ Ь* - f 42 — Рг-

22

*42

 

 

 

 

 

 

 

Аналогично для

третьей

группы

уравнений

(3)

_

Р

Р23

 

(3) _

Рзз l~Р43

г 13 ~Г

 

 

 

 

 

Р\

=

 

Р'з

при

 

 

 

 

 

 

 

 

Рзз

 

 

 

 

 

 

 

Ги

и ^*13 +^23 +£*33 + ^43 Р'з.

Р23

Р43

 

 

 

 

 

 

 

Наконец, для четвертой группы уравнений

~<4)

^14+^24

1

„(4)

Р24“Г^44

4 3

р '

Р 4

— ----- ТР-----

при

 

 

*4

 

 

 

 

*4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Z k _ Z k

и P [i + P li +

P li + P li = P'.

24

44

 

 

 

 

 

 

 

100


В общем виде подсистема (3.23) может быть записана так!

PW zW P = p it,

P W M l>= P 'k

 

 

P'3p ^ q T = P'k

 

 

 

 

 

Р * = Р ? р ¥ = Р к * = 1,2,

3,4.

 

Эта подсистема имеет решение

 

 

 

 

 

 

 

„(г)

P l i

"I" P%i

„(i) Р ц ^ Р ц г

 

 

Ч 3 —

р /

> P i

 

p i

 

 

 

при условии, ЧТО

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р “ . _

P3i И Р 1*‘

2t'

P l i +

P l i

=

P ' i .

 

 

Р'к

 

 

 

 

 

 

 

 

Решение будет точным и единственным,

т.

е.

qW =

— д(з) =

= Ч£4) = Чз и р£х) = Р12) = Р{3) = Pi4) = Pi, только

при

 

 

 

■Pll+Pgl _

_

Pl4+ ^24

 

 

 

 

 

p i

 

~

р

,

 

 

 

 

II

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^21+^41

^24+^44

 

 

 

 

 

 

Р[

 

 

PI

 

 

 

 

 

3. Если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р± _ _ р

 

 

*V -i

 

 

 

 

P2 ~

Рз

P4

--------Р2г

_

 

 

 

и

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^ I

+

^ 2 +

JP 3 + - - - + i >2/

I -

 

 

Несложно показать, что при таких условиях передаточная функция ФПКВ представляется в виде суммы s членов геометри­ ческой прогрессии, т. е.

Р(г) = ^ ( 1 - ^ Р * = 1 , 2 , 3 ,

2‘.

Однако в большинстве практических случаев условия, опре­ деляемые уравнениями (3.20), (3.22), (3.23) и им подобными, не выполняются, а поэтому системы (3.20), (3.22), (3.23) не имеют единственного решения. Тогда целесообразно прибегнуть к кусочно­ нелинейной аппроксимации, характеризующейся тем, что в некото­ рых следующих подряд точках функция ср (X ) будет вычислена точно, а в других — с определенной погрешностью е.

101