Метод, основанный на свойстве воспроизводимости равномерного закона.
Пусть [О, 1) — независимые одинаково распределенные случайные величины; N — натуральное число; определены случайные величины:
(3.28)
Сформулируем результат, выражающий свойство воспроизводимости равномерного закона.
Теорема 3.2. Если имеют равномерное распределение, то и случайная величина имеет стандартное равномерное распределение R[0, 1).
Доказательство. По правилам функционального преобразования (3.28) случайных величин выразим плотность распределения случайной величины [О, 1) через плотность (у) распределения величины
(3.29)
Методом математической индукции (с использованием формулы свертки распределений) находим
(3.30)
где I(u) — единичная функция Хэвисайда.
Подставляя теперь (3.30) в (3.29), заменяя индекс суммирования i на j= i - k и меняя порядок суммирования по j, k, получаем
Суммируя по k и учитывая тождество
находим
что и требовалось доказать.
Доказанное свойство позволяет строить весьма эффективные датчики на ПЭВМ. Пусть имеется два простейших датчика БСВ Д1, Д2; {}, {} — независимые случайные последовательности, имитируемые этими датчиками; р(х) — плотность распределения случайной величины , х [0, 1) (i = 1, 2; j = 1, 2, ...). Пусть отличается
от плотности стандартного распределения
(3.30)
где h(·) — ограниченная функция, такая, что
при (3.31)
[0, 1) и характеризует точность датчика Д1: чем меньше, тем точность выше.
Теорема 3.3. Пусть аналогично (3.28)
(3.32)
Если [О, 1) независимы и имеют плотности (4.48), то , имеет плотность распределения
(3.33)
Доказательство. Согласно 3.32
),
Поэтому при
Подинтергальное выражение упрощается, поскольку
Тогда с учетом (4.49) получаем (4.51).
Из сравнения (4.48) заключаем, что случайная последовательность имеет распределение, более близкое к R[0,1), чем :
Формула (3.33) используется для получения j-го псевдослучайного числа. Аналогичным образом, увеличивая число исходных датчиков Д1, Д2, …, можно достичь требуемой точности моделирования.
В заключение отметим еще, что для увеличения отрезка апериодичности последовательности следует использовать датчики Д1, Д2, периоды у которых Т1, Т2 – взаимно простые числа.