R语言 如何得到t的值,使函数h(t)=epsilon,对于一个固定的ε?

myss37ts  于 2022-12-06  发布在  其他
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以下问题:
如果我已经生成了m=1000个均匀分布在球面上的随机向量x_0和随机矩阵GOE的特征向量:

#make this example reproducible
set.seed(101)
n <- 500
#Sample GOE random matrix
A <- matrix(rnorm(n*n, mean=0, sd=1), n, n) 
G <- (A + t(A))/sqrt(2*n)
ev <- eigen(G)
l <- ev$values
v <- ev$vectors

#sample 1000 x_0
#size of multivariate distribution
mean <- rep(0, n) 
var <- diag(n)

#simulate bivariate normal distribution
initial <- MASS::mvrnorm(n=1000, mu=mean, Sigma=var) #ten random vectors
#normalized the first possible initial value, the initial data uniformly distributed on the sphere
xmats <- lapply(1:1000, function(i) initial[i, ]/norm(initial[i, ], type="2"))

定义函数h_1(t)

该函数的代码如下

# function
h1t <- function(t,x_0) {
  h10 <- c(x_0 %*% v[, n])
  denom <- vapply(t, function(.t) {
    sum((x_0 %*% v)^2 * exp(-4*(l - l[n]) * .t))
  }, numeric(1L))
  abs(h10) / sqrt(denom)
}

我想找到t_epsilon,这样h(t_epsilon)=epsilon就等于epsilon=0.01

编辑:

邈回答:

find_t <- function(x, epsilon = 0.01, range = c(-50, 50)) {
  uniroot(function(t) h1t(t, x) - epsilon, range,
          tol = .Machine$double.eps)$root
}

res <- lapply(xmats, find_t)

但是,它表明错误

Error in uniroot(function(t) h1t(t, x) - epsilon, range, tol = .Machine$double.eps) : 
f() values at end points not of opposite sign
piwo6bdm

piwo6bdm1#

uniroot会找到函数等于0的位置,因此需要一个 Package 函数来从函数的输出中减去epsilon:

find_t <- function(x, epsilon = 0.01, range = c(-50, 50)) {
  uniroot(function(t) h1t_modefied(t, x) - epsilon, range,
          tol = .Machine$double.eps)$root
}

我们 * 可以 * 在不同的矩阵上一次使用这个函数,以找到输出等于epsilon时的t值:

x_01t <- find_t(x_01)
x_01t
#> [1] -0.5149889

h1t_modefied(x_01t, x_01)
#> [1] 0.01

或者,更好的方法是,将所有矩阵放入list中,然后通过对lapply的简单调用对所有矩阵运行该函数:

xmats <- list(x_01 = x_01, x_02 = x_02, x_03 = x_03, x_04 = x_04, x_05 = x_05)

res <- lapply(xmats, find_t)

res
#> $x_01
#> [1] -0.5149889
#> 
#> $x_02
#> [1] -0.2521749
#> 
#> $x_03
#> [1] -0.02756945
#> 
#> $x_04
#> [1] -0.4903002
#> 
#> $x_05
#> [1] -0.3473344

我们可以看到,这些t值通过Map将结果反馈回函数,使hit_modefied函数输出epsilon

Map(h1t_modefied, t = res, x_0 = xmats)
#> $x_01
#> [1] 0.01
#> 
#> $x_02
#> [1] 0.01
#> 
#> $x_03
#> [1] 0.01
#> 
#> $x_04
#> [1] 0.01
#> 
#> $x_05
#> [1] 0.01

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