Changeset 58c13bd in tol


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Nov 25, 2009, 10:22:00 AM (17 years ago)
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Víctor de Buen <vdebuen@…>
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Algunas ideas sobre las derivadas aplicadas al diseño del modelo con información a priori

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    r9da8b6f r58c13bd  
    312312
    313313\begin_layout Subsection
    314 La función de ponderación
     314Ponderación
    315315\end_layout
    316316
    … …  
    321321\begin_inset Formula \begin{equation}
    322322\begin{array}{c}
    323 \widehat{f}\left(x\right)=\overset{}{\underset{x\in\Omega_{h}}{\sum}}w_{h}\left(x\right)\cdot g_{h}\left(x\right)\forall x\in\mathbb{R}^{n}\end{array}\end{equation}
     323\widehat{f}\left(x\right)=\overset{}{\underset{x\in\Omega_{h}}{\sum}}w_{h}\left(x\right)g_{h}\left(x\right)\forall x\in\mathbb{R}^{n}\end{array}\end{equation}
     324
     325\end_inset
     326
     327
     328\end_layout
     329
     330\begin_layout Standard
     331\begin_inset Formula \begin{equation}
     332\begin{array}{c}
     333\widehat{f}\left(x\right)=\overset{}{\underset{x\in\Omega_{h}}{\sum}}\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\alpha_{h,k}p_{k}\left(x-y_{h}\right)w_{h}\left(x\right)\forall x\in\mathbb{R}^{n}\end{array}\end{equation}
    324334
    325335\end_inset
    … …  
    342352\end_inset
    343353
    344 , alcanzar el máximo valor en el punto de referencia, y dar siempre suma
    345  
     354, alcanzar el máximo valor en el punto de referencia para favorecer los
     355 puntos más cercanos al de referencia, y dar siempre suma
    346356\begin_inset Formula $1$
    347357\end_inset
    … …  
    355365w_{h}\left(x\right)\leq w_{h}\left(y_{h}\right)\forall x\in\mathbb{R}^{n}\\
    356366\overset{}{\underset{x\in\Omega_{h}}{\sum}}w_{h}\left(x\right)=1\forall x\in\mathbb{R}^{n}\end{array}\end{equation}
     367
     368\end_inset
     369
     370
     371\end_layout
     372
     373\begin_layout Standard
     374Es importante observar que si las funciones de la base y las de ponderación
     375 tienen todas una formulación analítica cuyas derivadas parciales son todas
     376 perfectamente conocidas, entonces es trivial aproximar las derivadas parciales
     377 de la función objetivo sin ningún esfuerzo adicional de estimación.
     378\begin_inset Formula \begin{equation}
     379\begin{array}{c}
     380\frac{\partial\widehat{f}\left(x\right)}{\partial x^{i}}=\overset{}{\underset{x\in\Omega_{h}}{\sum}}\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\alpha_{h,k}\left(\frac{\partial p_{k}\left(x-y_{h}\right)}{\partial x^{i}}w_{h}\left(x\right)+p_{k}\left(x-y_{h}\right)\frac{\partial w_{h}\left(x\right)}{\partial x^{i}}\right)\end{array}\end{equation}
    357381
    358382\end_inset
    … …  
    494518
    495519\begin_layout Subsection
    496 Modelo jerárquico
     520Modelo con información a priori
    497521\end_layout
    498522
    … …  
    502526 locales parecerse en cierta medida a sus vecinas en las zonas compartidas
    503527 de sus entornos locales.
    504  Una hipótesis que parece bastante razonable es que en los puntos nodales
    505  comunes a varios entornos locales las diferencias entre las correspondientes
    506  aproximaciones locales siga una distribución normal similar a la de los
    507  errores de aproximación global, es decir
     528 Una hipótesis que parece bastante razonable a priori es que en los puntos
     529 nodales comunes a varios entornos locales las diferencias entre las correspondi
     530entes aproximaciones locales siga una distribución normal similar a la de
     531 los errores de aproximación global, es decir
    508532\begin_inset Formula \[
    509533g_{h}\left(x\right)-g_{s}\left(x\right)=e_{h,s}\left(x\right)\sim N\left(0,\sigma^{2}\right)\forall x\in\Omega_{h}\cap\Omega_{s}\]
    … …  
    533557\end_inset
    534558
    535 entonces podemos añadir a la matriz
     559Podemos añadir a la matriz
    536560\begin_inset Formula $Q$
    537561\end_inset
    … …  
    541565\end_inset
    542566
    543  ecuaciones latentes al modelo definido anteriormente
     567 ecuaciones a priori al modelo definido anteriormente
    544568\end_layout
    545569
    … …  
    552576
    553577
     578\end_layout
     579
     580\begin_layout Standard
     581Por razones análogas se podría desear que las aproximaciones locales vecinas
     582 no sólo tuvieran valores similares si no también derivadas parciales igualmente
     583 parecidas.
     584 Para ello habría que añadir a la matriz
     585\begin_inset Formula $Q$
     586\end_inset
     587
     588 las
     589\begin_inset Formula $K\cdot T$
     590\end_inset
     591
     592 ecuaciones a priori
     593\end_layout
     594
     595\begin_layout Standard
     596\begin_inset Formula \begin{equation}
     597\begin{array}{c}
     5980=\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\frac{\partial p_{k}\left(z_{h,s,t}-y_{h}\right)}{\partial x^{i}}\alpha_{h,k}\cdot-\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\frac{\partial p_{k}\left(z_{h,s,t}-y_{s}\right)}{\partial x^{i}}\alpha_{s,k}\cdot+e_{h,s,j,i}\end{array}\end{equation}
     599
     600\end_inset
     601
     602
     603\end_layout
     604
     605\begin_layout Standard
     606Los residuos de estas igualdades son asintóticamente restas de residuos
     607 con distribuciones
     608\begin_inset Formula $N\left(0,\sigma^{2}\right)$
     609\end_inset
     610
     611 independientes, luego sus distribuciones serán
     612\begin_inset Formula $N\left(0,2\sigma^{2}\right)$
     613\end_inset
     614
     615 independientes.
     616\end_layout
     617
     618\begin_layout Standard
     619Se podría incuso forzar el mismo tipo de restricciones para las segundas
     620 derivadas parciales añadiendo las
     621\begin_inset Formula $K^{2}\cdot T$
     622\end_inset
     623
     624 ecuaciones a priori
     625\begin_inset Formula \begin{equation}
     626\begin{array}{c}
     6270=\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\frac{\partial^{2}p_{k}\left(z_{h,s,t}-y_{h}\right)}{\partial x^{i_{1}}\partial x^{i_{2}}}\alpha_{h,k}\cdot-\overset{K}{\underset{k=1}{\sum}}\frac{\partial^{2}p_{k}\left(z_{h,s,t}-y_{s}\right)}{\partial x^{i_{1}}\partial x^{i_{2}}}\alpha_{s,k}\cdot+e_{h,s,j,i_{1},i_{2}}\end{array}\end{equation}
     628
     629\end_inset
     630
     631con residuos distribuidos como
     632\begin_inset Formula $N\left(0,4\sigma^{2}\right)$
     633\end_inset
     634
     635 independientes.
     636\end_layout
     637
     638\begin_layout Standard
     639Evidentemente este tipo de restricciones a priori sólo tienen sentido si
     640 la base de aproximación local tiene componentes con el órden suficiente
     641 de derivadas parciales no nulas.
    554642\end_layout
    555643
    … …  
    12541342\begin_inset Formula \begin{equation}
    12551343\gamma\left(\tau\right)=\begin{cases}
    1256 \left(\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\tau\right)^{4}\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\tau\right)^{4} & \forall\tau\leq1\\
     1344\frac{1}{64}\left(1-\tau^{2}\right)^{4} & \forall\tau\leq1\\
    125713450 & \forall\tau>1\end{cases}\end{equation}
    12581346
    … …  
    14241512\begin_inset Formula \begin{equation}
    14251513\lambda_{h}\left(x\right)=\gamma\left(\tau_{h}\left(x\right)\right)=\begin{cases}
    1426 \left(\frac{1}{2}-\frac{1}{2}\tau_{h}\left(x\right)\right)^{4}\left(\frac{1}{2}+\frac{1}{2}\tau_{h}\left(x\right)\right)^{4} & \forall x\in\Omega_{h}\\
     1514\frac{1}{64}\left(1-\tau_{h}^{2}\left(x\right)\right)^{4} & \forall x\in\Omega_{h}\\
    142715150 & \forall x\notin\Omega_{h}\end{cases}\end{equation}
    14281516
    … …  
    14601548
    14611549\begin_layout Standard
    1462 Todo lo anterior seguiría siendo cierto partiendo de cualquier distribución
    1463  beta simétrica de orden entero mayor o igual que 4 pero no con orden 3
    1464  pues en ese caso la segunda derivada no sería continua en la frontera.
     1550A la función
     1551\begin_inset Formula $\gamma$
     1552\end_inset
     1553
     1554 le llamaremos
     1555\emph on
     1556función generatriz de cercanía local
     1557\emph default
     1558.
     1559 Todo lo anterior seguiría siendo cierto si para definir
     1560\begin_inset Formula $\gamma$
     1561\end_inset
     1562
     1563se partiera de cualquier distribución beta simétrica de orden entero mayor
     1564 o igual que 4 pero no con orden 3 pues en ese caso la segunda derivada
     1565 no sería continua en la frontera.
    14651566 En la gráfica siguiente se muestra cómo la función de cercanía se hace
    14661567 más concentrada en el punto de referencia cuanto más grande es el orden
    … …  
    18992000 funciones sin malla, aunque dado el sistema de estimación no aportaría
    19002001 ninguna ganancia sino más bien al contrario: de una buena selección de
    1901  la malla puede depender la calidad y laeficiencia de la aproximación.
    1902 \end_layout
    1903 
    1904 \begin_layout Standard
    1905 Para que la regresión lineal no sea degenerada debe tener más ecuaciones
    1906  que variables
    1907 \begin_inset Formula \begin{equation}
    1908 J+T\geq\begin{array}{c}
    1909 H\cdot K\end{array}\end{equation}
    1910 
    1911 \end_inset
    1912 
    1913 
    1914 \end_layout
    1915 
    1916 \begin_layout Standard
    1917 De hecho, para que se pueda hacer inferencia la superficie de contraste
    1918  ha de ser razonablemente grande
    1919 \end_layout
    1920 
    1921 \begin_layout Standard
    1922 \begin_inset Formula \begin{equation}
    1923 SC=\begin{array}{c}
    1924 \frac{J+T}{H\cdot K}\gg1\end{array}\end{equation}
    1925 
    1926 \end_inset
    1927 
    1928 
    1929 \end_layout
    1930 
    1931 \begin_layout Standard
    1932 Para aumentar la superficie de contraste sin rebajar el tamaño de la base
    1933  ni el número de puntos de referencia se deben añadir máspuntosde estrés.
    1934  En las intersecciones entre pares de entornos locales en los que haya algún
    1935  punto nodal lo más prudente sería que estos ejercieran a su vez de puntos
    1936  de estrés.
    1937  En aquellas en las que no los hubiera sería recomendable introducirlos
    1938  de forma artificial.
     2002 la malla puede depender la calidad y la eficiencia de la aproximación.
    19392003\end_layout
    19402004
    … …  
    19852049
    19862050\begin_layout Standard
     2051Obsérvese que en una malla regular, cada entorno local interior interseca
     2052 con otros 4 en el espacio bidimiensional, con sólo 2 en el espacio unidimension
     2053al y con 6 en el tridimensional, es decir, con el mismo número que caras
     2054 tiene el hipercubo correspondiente a la dimensión del espacio.
     2055 
     2056\end_layout
     2057
     2058\begin_layout Standard
    19872059Cuando la densidad de puntos nodales no es homogénea lo más prudente es
    19882060 adaptar el recubrimiento a las circunstancias.
    … …  
    20342106
    20352107
     2108\end_layout
     2109
     2110\begin_layout Standard
     2111Según se introduzca o no información a priori sobre los puntos de estrés
     2112 el número
     2113\begin_inset Formula $M$
     2114\end_inset
     2115
     2116 de ecuaciones del modelo podría estar en el rango
     2117\begin_inset Formula \begin{equation}
     2118J\leq M\leq J+T\left(1+K+K^{2}\right)\end{equation}
     2119
     2120\end_inset
     2121
     2122
     2123\end_layout
     2124
     2125\begin_layout Standard
     2126Para que la regresión lineal no sea degenerada debe tener más ecuaciones
     2127 que variables
     2128\begin_inset Formula \begin{equation}
     2129M\geq\begin{array}{c}
     2130H\cdot K\end{array}\end{equation}
     2131
     2132\end_inset
     2133
     2134
     2135\end_layout
     2136
     2137\begin_layout Standard
     2138De hecho, para que se pueda hacer inferencia la superficie de contraste
     2139 ha de ser razonablemente grande
     2140\end_layout
     2141
     2142\begin_layout Standard
     2143\begin_inset Formula \begin{equation}
     2144SC=\begin{array}{c}
     2145\frac{M}{H\cdot K}\gg1\end{array}\end{equation}
     2146
     2147\end_inset
     2148
     2149
     2150\end_layout
     2151
     2152\begin_layout Standard
     2153Para aumentar la superficie de contraste sin rebajar el tamaño de la base
     2154 ni el número de puntos de referencia se deben añadir más puntos de estrés
     2155 o mayor orden de diferenciación en la información a priori.
     2156 En las intersecciones entre pares de entornos locales en los que haya algún
     2157 punto nodal lo más prudente sería que estos ejercieran a su vez de puntos
     2158 de estrés.
     2159 En aquellas en las que no los hubiera sería recomendable introducirlos
     2160 de forma artificial.
    20362161\end_layout
    20372162
Note: See TracChangeset for help on using the changeset viewer.