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球内随机取点


球内随机取点是在球内部随机选择点的过程。 n 个随机点可以在 Wolfram 语言 中使用以下函数选取RandomPoint[Ball[], n].

独立地从标准正态分布中选取变量 X_1, ..., X_n,以及独立地从参数 lambda=1lambda=1指数分布中选取变量 Y。 那么点的分布

 ((X_1,...,X_n))/(sqrt(Y+sum_(i=1)^(n)X_i^2))
(1)

在单位 n 维球内是均匀分布的。 然而请注意,在实践中,使用此技术计算单位 n 维球内的 N 个点可能仍然比计算额外的点(例如,对于 n=2,因子约为  approx 2^2/pi;对于 n=3,因子约为  approx 2^3/(4pi/3))在一个边长为 2 的 n 维立方体内,并丢弃范数大于 1 的点更慢。

这个结果是由 Barthe 等人 (2005) 描述的一个优美通用结果的特例,可以表述如下。 对于 p>0 和实数序列 x={x_i}_(i=1)^infty,将 p-范数定义为

 |x|_p=(sum_(i=1)^infty|x_i|^p)^(1/p).
(2)

所有满足 |x|_p<infty 的无限序列空间记为 l_p,配备了拟范数 |·|_p 的空间 R^n 记为 l_p^n。 最后,单位球 l_p^n 定义为 B_p^n={x in R^n;|x|_p<=1}

现在,独立地选取 X_1, ..., X_n,其概率密度由下式给出

 P_p(x)=(e^(-|x|^p))/(2Gamma(1+p^(-1))),
(3)

其中 Gamma(x)伽玛函数Y 是来自均值为 1 的指数分布的独立随机变量。 那么随机向量

 ((X_1,...,X_n))/((Y+sum_(i=1)^(n)|X_i|^p)^(1/p))
(4)

l_p^n单位球上均匀分布 (Barthe 等人,2005)。


另请参阅

球内线段随机取点, 圆盘内随机取点, 噪声球, 球面随机取点

使用 探索

参考文献

Barthe, F.; Guedon, O.; Mendelson, S.; 和 Naor, A. "l_p^n-球几何学的概率方法。" Ann. Probab. 33, 480-513, 2005.

在 中被引用

球内随机取点

请引用为

Weisstein, Eric W. "球内随机取点。" 来自 MathWorld-- 资源。 https://mathworld.net.cn/BallPointPicking.html

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