随时间累积的不确定性:线性系统过程值范围求解
咱们一步一步来拆解这个问题,先从y[1]的取值范围说起,再推导y[2]的情况:
已知y[0] = 0,代入给定的递推公式:y[1] = y[0] + (V/L)*dT = (V/L)*dT
根据题目描述,V的取值区间是 [V₀ - dV, V₀ + dV],L的取值区间是 [L₀ - dL, L₀ + dL](这里默认L₀ > dL,毕竟系统参数应该是正数,不会出现L为负的情况)。要找到V/L的极值其实很直观:
- 当V取最大值(
V₀ + dV)、同时L取最小值(L₀ - dL)时,V/L会达到最大,也就是(V₀ + dV)/(L₀ - dL) - 当V取最小值(
V₀ - dV)、同时L取最大值(L₀ + dL)时,V/L会达到最小,也就是(V₀ - dV)/(L₀ + dL)
因为dT是固定的正数,所以y[1]的取值范围就是:[ dT * (V₀ - dV)/(L₀ + dL), dT * (V₀ + dV)/(L₀ - dL) ]
接下来看y[2],按照递推公式:y[2] = y[1] + (V/L)*dT
这里要抓住题目里的关键描述:V和L是常数(仅存在有界容差)。这意味着整个过程中V和L的取值是固定的——我们只是不知道它们的准确值,只知道服从均匀分布,并不是每个时间步都会重新随机采样。所以y[2]可以直接简化为:y[2] = 2 * (V/L) * dT
基于之前对V/L极值的分析,y[2]的取值范围就是y[1]范围的2倍:[ 2*dT * (V₀ - dV)/(L₀ + dL), 2*dT * (V₀ + dV)/(L₀ - dL) ]
如果题目隐含“每个时间步的V和L可以独立从各自的均匀分布中采样”(虽然题目明确说V、L是常数,但万一你是这个场景),那y[2]的范围其实和上面一致——最小的y[2]就是两次都取最小的V/L,最大的y[2]就是两次都取最大的V/L,结果和固定参数的情况没有区别。
内容的提问来源于stack exchange,提问作者user02222022

