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布尔模型


在大多数现代文献中,布尔模型是连续渗流理论的概率模型,其特征在于存在一个平稳点过程 X 和一个随机变量 rho,它们独立地确定中心半径,构成 R^d 中一些闭球的集合,其中 d 是维度。

在这种情况下,该模型被称为由 X 驱动

值得注意的是,关于使用 Xrho 构建可行模型的最直观想法通常会导致意想不到和不良的结果(Meester 和 Roy 1996)。因此,需要更精密的机制和相当多的谨慎,才能将 Xrho 的语言转化为合理的连续渗流模型。正式的构建如下。

X 为如上所述的平稳点过程,并假设 X 定义在概率空间 (Omega_1,F_1,P_1) 上。接下来,定义空间 Omega_2乘积空间

 Omega_2=product_(n in N)product_(z in Z^d)[0,infty)
(1)

并定义与 Omega_2 相关的通常乘积 σ-代数乘积测度 P_2,其中,所有边缘概率由某个概率测度 mu[0,infty) 上给出。最后,定义 Omega=Omega_1×Omega_2,赋予 Omega 乘积测度 P=P_1 square P_2 和通常乘积 sigma-代数。在此构造下,布尔模型是从 OmegaN×Omega_2可测映射,由下式定义

 (omega_1,omega_2)|->(X(omega_1),omega_2)
(2)

其中,N 表示 sigma-代数 B^d 上所有计数测度的集合,R^d 是 Borel 集,它为所有有界 Borel 集分配有限测度,并且为点 x in X 分配最多为 1 的值。

然后,通过首先定义 n 阶的所谓二进制立方体集合来过渡到渗流

 K(n,z)=product_(i=1)^d(z_i2^(-n),(z_i+1)2^(-n)]
(3)

对于所有 n in Z^+z in Z^d,并通过注意到每个点 x in X 包含在唯一的 K(n,z(n,x)) n 阶二进制立方体中。此外,对于每个 x in X,存在唯一的最小数 n_0=n_0(x) 使得 K(n_0,z(n_0,x)) 不包含 X 的其他点,P_1-几乎必然成立。这一事实允许人们将以 x 为中心的球的半径 rho_x 定义为

 rho_x=omega_2(n_0,z(n_0,x))
(4)

其中 omega_2(n,z) 是用于表示元素 omega_2 in Omega_2 的符号。使用这种构造,人们得到了一系列重叠的 d 维闭球,它们的半径独立于点过程 X,并且不同点的球具有独立同分布的半径。

以这种方式构造的一般布尔模型通常表示为 (X,mu)(X,rho),可以互换使用。在 X 是密度为 lambda泊松过程的特殊情况下,测度 P 有时写为 P_lambda=P_((lambda,rho)),而事件 A概率则可以互换地写为 P(A)P{A}

在布尔模型中,空间 R^d 被划分为两个区域,即占用区域——R^d 中至少被一个球覆盖的子集,表示为 C——及其补集,即空闲区域。这两个区域是相似的,因为两者都由连通分量组成(分别是占用分量和空闲分量),并且符号 W(A) 用于表示所有占用分量的并集,这些分量与子集 A subset R^d非空交集。对于 A={0},使用符号 W=W({0}),并且在空闲的情况下,整个过程都使用相同的符号,用 V 代替 W。在同一占用分量中的两个点 x,y in X 被称为在占用区域中连通,有时表示为

 x-->^oy.
(5)

空闲区域中的连通性以类似的方式定义,并表示为

 x-->^vy.
(6)

如果对于某个 A subset R^dxyC intersection A 的同一占用分量中,或者在 C^c intersection A 的同一空闲分量中,则使用符号 x-->^oyA 中,或者使用 x-->^vyA 中。

BooleanModelTermExample

上图说明了布尔模型的实现,展示了与其相关的一些术语。在此图中,阴影区域是 C,而较深的阴影区域是 W subset C。请注意,由于 W 非空,因此 V=V({0}) 为空。此外,连接 x in C^c intersection Ay in C^c intersection A 的路径完全位于 C^c intersection A 中;这表明 x,y 位于 C^c intersection A 的同一空闲分量中,因此得出 x-->^vyA 中。

历史上,术语布尔模型也曾用于指代现在称为布尔-泊松模型的模型 (Hanisch 1981)。


另请参阅

AB 渗流, 伯努利渗流模型, 布尔-泊松模型, 键渗流, 自举渗流, Cayley 树, , 簇周长, 连续渗流理论, 相依渗流, 离散渗流理论, 圆盘模型, 首次通过渗流, 核-粒模型, 非均匀渗流模型, 格点动物, 长程渗流模型, 混合渗流模型, 定向渗流模型, 渗流, 渗流理论, 渗流阈值, 多米诺, 随机簇模型, 随机连接模型, 随机游走, s-簇, s-游程, 位点渗流

此条目由 Christopher Stover 贡献

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参考文献

Hanisch, K. H. "On Classes of Random Sets and Point Process Models." Serdica Bulgariacae Mathematicae Publicationes 7, 160-166, 1981.Meester, R. and Roy, R. 连续渗流。 New York: Cambridge University Press, 2008.

引用为

Stover, Christopher. "布尔模型。" 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源,由 Eric W. Weisstein 创建。 https://mathworld.net.cn/BooleanModel.html

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