Extensão intervalar para as variáveis aleatórias com distribuições uniforme, normal, gama, exponencial e pareto

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Main Author: Finger, Alice Fonseca
Publication Date: 2014
Format: Master thesis
Language: por
Source: Repositório Institucional da UFPel - Guaiaca
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Summary: When working with floating point numbers the result is only an approximation of a real value and errors generated by rounding or by instability of the algorithms can lead to incorrect results. We can’t affirm the accuracy of the estimated answer without the contribution of an error analysis. Using intervals for the representation of real numbers, it is possible to control this error propagation, because intervals results carry with them the security of their quality. To obtain the numerical value of the probability density functions of continuous random variables with distributions Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto is necessary to use numerical integration, once the primitive of the integral do not always is simple to obtain. Moreover, the result is obtained by approximation and therefore affected by truncation or rounding errors. In this context, this paper has three main objectives: i) define probability density function of variables with Gamma and Pareto distributions in the interval form completing the already existing definitions in the literature for the Uniform, Exponential and Normal distributions; ii) analyze the quality of wrappers intervals for random variables with distributions Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto, through results generated from algorithms implemented in the Python language, using the interval package IntPy; iii) analyze the computational complexity of computing the probability density functions with Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto distributions in the real and interval forms. Through these goals, make sure that by using interval arithmetic to calculate the probability density function of the random variables with distributions, it is possible to have an automatic error control with reliables boundaries, and, at least, keep the existing computational effort in the calculation using the real arithmetic.
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To obtain the numerical value of the probability density functions of continuous random variables with distributions Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto is necessary to use numerical integration, once the primitive of the integral do not always is simple to obtain. Moreover, the result is obtained by approximation and therefore affected by truncation or rounding errors. In this context, this paper has three main objectives: i) define probability density function of variables with Gamma and Pareto distributions in the interval form completing the already existing definitions in the literature for the Uniform, Exponential and Normal distributions; ii) analyze the quality of wrappers intervals for random variables with distributions Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto, through results generated from algorithms implemented in the Python language, using the interval package IntPy; iii) analyze the computational complexity of computing the probability density functions with Uniform, Exponential, Normal, Gamma and Pareto distributions in the real and interval forms. Through these goals, make sure that by using interval arithmetic to calculate the probability density function of the random variables with distributions, it is possible to have an automatic error control with reliables boundaries, and, at least, keep the existing computational effort in the calculation using the real arithmetic.Sem bolsaQuando se trabalha com números de ponto flutuante o resultado é apenas uma aproximação de um valor real e erros gerados por arredondamentos ou por instabilidade dos algoritmos podem levar a resultados incorretos. Não se pode afirmar a exatidão da resposta estimada sem o auxílio de uma análise de erro. Utilizando-se intervalos para representação dos números reais, é possível controlar a propagação desses erros, pois resultados intervalares carregam consigo a segurança de sua qualidade. Para obter o valor numérico das funções densidade de probabilidade das variáveis aleatórias contínuas com distribuições uniforme, exponencial, normal, gama e pareto se faz necessário o uso de integração numérica, uma vez que a primitiva da função nem sempre é simples de se obter. Além disso, o resultado é obtido por aproximação e, portanto, afetado por erros de arredondamento ou truncamento. Neste contexto, o presente trabalho possui três principais objetivos: i) definir funções densidade de probabilidade das variáveis com distribuições Gama e Pareto na forma intervalar, completando as definições já existentes na literatura para as distribuições Uniforme, Exponencial e Normal; ii) analisar a qualidade dos intervalos encapsuladores para as variáveis aleatórias com distribuições Uniforme, Exponencial, Normal, Gama e Pareto, através de resultados gerados a partir de algoritmos implementados na linguagem Python, utilizando o pacote intervalar IntPy; iii) analisar a complexidade computacional para computar as funções densidade de probabilidade com distribuições Uniforme, Exponencial, Normal, Gama e Pareto nas formas real e intervalar. Através desses objetivos, certifica-se que, ao utilizar aritmética intervalar para o cálculo da função densidade de probabilidade das variáveis aleatórias com distribuições, é possível ter um controle automático de erros com limites confiáveis, e, no mínimo, manter o esforço computacional existente nos cálculos que utilizam a aritmética real.Universidade Federal de PelotasCentro de Desenvolvimento TecnológicoPrograma de Pós-Graduação em ComputaçãoUFPelBrasilhttp://lattes.cnpq.br/2691501072064698http://lattes.cnpq.br/5322246152490489Loreto, Aline BrumFinger, Alice Fonseca2020-12-21T22:57:38Z2020-12-21T22:57:38Z2014-02-14info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfFINGER, Alice Fonseca. Extensão intervalar para as variáveis aleatórias com distribuições uniforme, normal, gama, exponencial e pareto. 2014. 68 f. 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