
【計】 stochastic transition matrix
在漢英詞典視角下,“隨機轉換矩陣”(Stochastic Transition Matrix)是概率論和線性代數中的重要概念,特指一類具有特定概率性質的方陣。其核心含義與應用如下:
隨機轉換矩陣(又稱隨機矩陣或概率矩陣)。
Stochastic Matrix 或 Probability Transition Matrix。
矩陣的每一行元素均為非負實數,且每行元素之和等于1(即行和為1)。這一性質保證了矩陣描述的狀态轉移過程符合概率公理。
設矩陣 ( P ) 為 ( n times n ) 方陣,其元素記為 ( p{ij} ),則 ( P ) 是隨機矩陣當且僅當滿足: $$ begin{cases} p{ij} geq 0 & forall i,j in {1,2,ldots,n} sum{j=1}^{n} p{ij} = 1 & forall i in {1,2,ldots,n} end{cases} $$ 其中 ( p_{ij} ) 表示從狀态 ( i ) 轉移到狀态 ( j ) 的概率。
隨機矩陣是描述馬爾可夫鍊狀态轉移的核心工具。例如,在天氣預報模型中,矩陣元素 ( p_{ij} ) 可表示“今日天氣為狀态 ( i ) 時,明日天氣為狀态 ( j ) 的概率”。
用于PageRank算法(網頁排序)、隱馬爾可夫模型(HMM)中的狀态轉移概率建模。
描述圖(Graph)中節點間的隨機遊走(Random Walk)行為,如社交網絡中的信息傳播路徑預測。
在生态學、經濟學中模拟種群動态或市場狀态演化,例如預測消費者品牌切換行為。
該術語屬于概率論與線性代數的交叉領域,是離散隨機過程建模的基礎工具。其理論支撐源于Kolmogorov概率公理體系,應用延伸至統計物理、運籌學及人工智能方向。
(注:因未搜索到可直接引用的權威網頁,本文定義與性質基于概率論與線性代數領域标準術語共識,如《Introduction to Probability Models》by Sheldon Ross 及《Linear Algebra and Its Applications》by Gilbert Strang 等經典著作。)
“隨機轉換矩陣”(可能為“隨機轉移矩陣”的筆誤)通常指在概率論或隨機過程中描述狀态轉移概率的矩陣,其核心特征是每行元素之和為1,且每個元素表示從一個狀态轉移到另一個狀态的概率。
行元素和為1:矩陣中每一行的所有元素之和必須等于1,體現概率的歸一性。例如,一個馬爾可夫鍊的狀态轉移矩陣滿足: $$ P = begin{bmatrix} p{11} & p{12} & cdots & p{1n} p{21} & p{22} & cdots & p{2n} vdots & vdots & ddots & vdots p{n1} & p{n2} & cdots & p{nn} end{bmatrix} $$ 其中,$p{ij} geq 0$ 且 $sum{j=1}^n p{ij} = 1$。
非負性:所有元素均為非負數,表示概率值。
假設一個簡單的天氣模型(晴/雨),其轉移矩陣可能為: $$ P = begin{bmatrix} 0.8 & 0.2# 晴轉晴的概率為0.8,晴轉雨為0.2 0.3 & 0.7# 雨轉晴的概率為0.3,雨轉雨為0.7 end{bmatrix} $$
若問題中的“隨機”指矩陣元素的生成方式(如隨機初始化),則可能涉及蒙特卡洛方法或隨機算法中的矩陣,需滿足特定分布(如高斯分布),但此類用法需結合具體領域(如數值計算、深度學習)進一步解釋。
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