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Algoritmo de função de probabilidade, Exercícios de Cálculo

Código no MATLAB da solução de uma questão sobre função de probabilidade

Tipologia: Exercícios

2021

Compartilhado em 09/06/2021

luuuSouza
luuuSouza 🇧🇷

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clear all; clc;
m = [4; 1]; % Valor médio
P = [1.5 0.5; 0.5 2.5]; % Matriz de covariância
mCov = P; % Utilizar para Cov(x)=P;
r = mCov(1,2)/sqrt(mCov(1,1)*mCov(2,2));
% Criação das variáveis aleatórias
x1 = -4:0.2:8; % Intervalo x1
x2 = -3:0.2:4; % Intervalo x2
[X1,X2] = meshgrid(x1,x2);
X = [X1(:) X2(:)]; % Vetor aleatório bidimensional
%% Função densidade de probabilidade
for i=1:size(X1(:),1)
% Superfície de verossimilhança
supV =
(((X(i,1)-m(1))^2)/mCov(1,1))+(((X(i,2)-m(2))^2)/mCov(2,2));
supVb =
(-2*r*(X(i,1)-m(1))*(X(i,2)-m(2)))/(sqrt(mCov(1,1)*mCov(2,2)));
fxa = (1/(2*pi*sqrt(mCov(1,1)*mCov(2,2))*((1-r^2)^(1/2))));
fx(i,1) = fxa*exp(-(1/(2*(1-r^2)))*(supV+supVb));
end
fx = reshape(fx,length(x2),length(x1));
figure()
surf(x1,x2,fx)
title('Função densidade de probabilidade')
caxis([min(fx(:))-0.5*range(fx(:)),max(fx(:))])
xlabel('Variável aleatória x1')
ylabel('Variável aleatória x2')
zlabel('fx(X)')
figure()
contour(x1,x2,fx), grid on
title('Superfícies de probabilidade constante')
xlabel('Variável aleatória x1')
ylabel('Variável aleatória x2')
%% (a) Matriz T é obtido a partir dos autovetores de P
% Plin=P'=T*P*T^(-1)
[T,Plin]=eig(P); %(a) [matriz de transformação de variáveis,Matriz
diagonal P']
m = [0; 0]; % Valor médio de P' e P''
% (a) Matriz covariância P'
mCov = Plin; % Utilizar para Cov(x)=P' - Questão 1(a);
r = mCov(1,2)/sqrt(mCov(1,1)*mCov(2,2));
% Função densidade de probabilidade
for i=1:size(X1(:),1)
% Superfície de verossimilhança
supV =
(((X(i,1)-m(1))^2)/mCov(1,1))+(((X(i,2)-m(2))^2)/mCov(2,2));
supVb =
(-2*r*(X(i,1)-m(1))*(X(i,2)-m(2)))/(sqrt(mCov(1,1)*mCov(2,2)));
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clear all; clc; m = [4; 1]; % Valor médio P = [1.5 0.5; 0.5 2.5]; % Matriz de covariância mCov = P; % Utilizar para Cov(x)=P; r = mCov(1,2)/sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2)); % Criação das variáveis aleatórias x1 = -4:0.2:8; % Intervalo x x2 = -3:0.2:4; % Intervalo x [X1,X2] = meshgrid(x1,x2); X = [X1(:) X2(:)]; % Vetor aleatório bidimensional %% Função densidade de probabilidade for i=1:size(X1(:),1) % Superfície de verossimilhança supV = (((X(i,1)-m(1))^2)/mCov(1,1))+(((X(i,2)-m(2))^2)/mCov(2,2)); supVb = (-2r(X(i,1)-m(1))(X(i,2)-m(2)))/(sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2))); fxa = (1/(2pisqrt(mCov(1,1)mCov(2,2))((1-r^2)^(1/2)))); fx(i,1) = fxaexp(-(1/(2(1-r^2)))(supV+supVb)); end fx = reshape(fx,length(x2),length(x1)); figure() surf(x1,x2,fx) title('Função densidade de probabilidade') caxis([min(fx(:))-0.5range(fx(:)),max(fx(:))]) xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2') zlabel('fx(X)') figure() contour(x1,x2,fx), grid on title('Superfícies de probabilidade constante') xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2') %% (a) Matriz T é obtido a partir dos autovetores de P % Plin=P'=TPT^(-1) [T,Plin]=eig(P); %(a) [matriz de transformação de variáveis,Matriz diagonal P'] m = [0; 0]; % Valor médio de P' e P'' % (a) Matriz covariância P' mCov = Plin; % Utilizar para Cov(x)=P' - Questão 1(a); r = mCov(1,2)/sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2)); % Função densidade de probabilidade for i=1:size(X1(:),1) % Superfície de verossimilhança supV = (((X(i,1)-m(1))^2)/mCov(1,1))+(((X(i,2)-m(2))^2)/mCov(2,2)); supVb = (-2r(X(i,1)-m(1))(X(i,2)-m(2)))/(sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2)));

fxa = (1/(2pisqrt(mCov(1,1)mCov(2,2))((1-r^2)^(1/2)))); fx1(i,1) = fxaexp(-(1/(2(1-r^2)))(supV+supVb)); end fx1 = reshape(fx1,length(x2),length(x1)); figure() surf(x1,x2,fx1) title('Função densidade de probabilidade') caxis([min(fx1(:))-0.5range(fx1(:)),max(fx1(:))]) xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2') zlabel('Densidade de probabilidade') figure() contour(x1,x2,fx1), grid on title('Superfícies de probabilidade constante') xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2') %% (c) Matriz covariância P''=P'^(1/2)P'P'^(1/2)=I mCov = eye(2,2); % Utilizar para Cov(x)=P''=Matriz identidade r = mCov(1,2)/sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2)); % Função densidade de probabilidade for i=1:size(X1(:),1) % Superfície de verossimilhança supV = (((X(i,1)-m(1))^2)/mCov(1,1))+(((X(i,2)-m(2))^2)/mCov(2,2)); supVb = (-2r(X(i,1)-m(1))(X(i,2)-m(2)))/(sqrt(mCov(1,1)mCov(2,2))); fxa = (1/(2pisqrt(mCov(1,1)mCov(2,2))((1-r^2)^(1/2)))); fx2(i,1) = fxaexp(-(1/(2(1-r^2)))(supV+supVb)); end fx2 = reshape(fx2,length(x2),length(x1)); figure() surf(x1,x2,fx2) title('Função densidade de probabilidade com matriz de covariância P"') caxis([min(fx2(:))-0.5*range(fx2(:)),max(fx2(:))]) xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2') zlabel('Densidade de probabilidade') figure() contour(x1,x2,fx2), grid on title('Superfícies de probabilidade constante com matriz de covariância P"') xlabel('Variável aleatória x1') ylabel('Variável aleatória x2')