5. 编写程序生成 5000 个混合正态分布0.6𝑁(5,1) + 0.4𝑁(15,2 2 ) 随机数,并绘 制直方图、核密度估计和密度函数(在同一张图上绘制)。(可使用 R 函数: rnorm,dnorm,density,hist(freq=F),lines)

时间: 2023-05-28 12:07:16 浏览: 93
首先,我们可以使用 rnorm 函数生成 5000 个混合正态分布随机数,其中前60%为均值为5,标准差为1的正态分布,后40%为均值为15,标准差为2的正态分布: ```r set.seed(123) # 设置随机种子,保证结果的可重复性 n1 <- 3000 # 正态分布1的样本量 n2 <- 2000 # 正态分布2的样本量 x <- c(rnorm(n1, mean = 5, sd = 1), rnorm(n2, mean = 15, sd = 2)) ``` 接下来,我们可以使用 hist 函数绘制直方图,并设置 freq = F 参数将 y 轴的值转换为概率密度: ```r hist(x, freq = F, main = "Histogram, Density Estimation and Density Function", xlab = "x", ylab = "Density", col = "lightblue") ``` 然后,我们可以使用 density 函数进行核密度估计,并使用 lines 函数将其绘制在直方图上: ```r d <- density(x) lines(d, col = "red") ``` 最后,我们可以使用 dnorm 函数计算密度函数,并使用 lines 函数将其绘制在直方图上: ```r xfit <- seq(min(x), max(x), length = 100) yfit <- dnorm(xfit, mean = mean(x), sd = sd(x)) lines(xfit, yfit, col = "blue") ``` 综合以上代码,可得到最终的 R 代码: ```r set.seed(123) n1 <- 3000 n2 <- 2000 x <- c(rnorm(n1, mean = 5, sd = 1), rnorm(n2, mean = 15, sd = 2)) hist(x, freq = F, main = "Histogram, Density Estimation and Density Function", xlab = "x", ylab = "Density", col = "lightblue") d <- density(x) lines(d, col = "red") xfit <- seq(min(x), max(x), length = 100) yfit <- dnorm(xfit, mean = mean(x), sd = sd(x)) lines(xfit, yfit, col = "blue") ``` 运行以上代码,即可得到混合正态分布随机数的直方图、核密度估计和密度函数。
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用R语言优化并更改以下代码的变量名称set.seed(123) n <- 1000 mu1 <- c(0,4) mu2 <- c(-2,0) Sigma1 <- matrix(c(3,0,0,0.5),nr=2,nc=2) Sigma2 <- matrix(c(1,0,0,2),nr=2,nc=2) phi <- c(0.6,0.4) X <- matrix(0,nr=2,nc=n) for (i in 1:n) { if (runif(1)<=phi[1]) { X[,i] <- mvrnorm(1,mu=mu1,Sigma=Sigma1) }else{ X[,i] <- mvrnorm(1,mu=mu2,Sigma=Sigma2) } } ##initial guess for parameters mu10 <- runif(2) mu20 <- runif(2) Sigma10 <- diag(2) Sigma20 <- diag(2) phi0 <- runif(2) phi0 <- phi0/sum(phi0) ##EM algorithm k=2 prob <- matrix(rep(0,k*n),ncol = 2) weight <- matrix(rep(0,k*n),ncol = 2) phi <- phi0 mu <- matrix(c(mu10,mu20),nr=2) Sigma <- matrix(c(Sigma10,Sigma20),nr=2) #for loop,set up max iterations (200) for (step in 1:200) { for (j in 1:k) { for (i in 1:1000) { prob[i,j] <- dmvnorm(X[,i], mu[,j], Sigma[,(2*j-1):(2*j)]) weight[i,j] <- phi[j] * prob[i,j] } } row_sum <- rowSums(weight) prob <- weight/row_sum #prob denotes "wij" hear # note the parameters of the last iteration oldphi <- phi oldmu <- mu oldSigma <- Sigma # M-step:calculate the next theta by maximizing g(theta) for (j in 1:k) { sum1 <- sum(prob[, j]) sum2 <- X%*%prob[, j] phi[j] <- sum1/n mu[,j] <- sum2/sum1 sum3 <- matrix(c(0,0,0,0),nr=2) for (m in 1:n) { sum30 <- ((X[,m]-mu[,j])%*%t(X[,m]-mu[,j]))*prob[m,j] sum3 <- sum3+sum30 } Sigma[,(2*j-1):(2*j)] <- sum3/sum1 } # Set threshold: convergence is considered when the parameter obtained from the previous iteration has little change from the parameter obtained from the next iteration threshold <- 1e-5 if (sum(abs(phi - oldphi)) < threshold & sum(abs(mu - oldmu)) < threshold & sum(abs(Sigma - oldSigma)) < threshold) break #print the parameters in every iteration cat('step', step, 'phi', phi, 'mu', mu, 'Sigma', Sigma, '\n') }

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