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Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x

Forumthread: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x

Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 10:37:59
Peter
Hallo zusammen,
ich stehe vor einem Problem. Hintergrund ist eine Monte-Carlo-Simulation, bei der Werte in einer bestimmen Bandbreite schwanken lassen will.
Ich habe bereits die Normalverteilung (inkl. Erwartungswert und Standartabweichung) sowie die Korrelation ermittelt.
im 1 Schritt habe ich mittels "ZUFALLSZAHL()" Zufallszahlen erzeugt. Diese habe ich mittels +NORM.INV(Zufallszahl, Mittelwert, Standartabweichung) in normalverteilte Zufallszahlen konvertiert.
Anschließend habe ich die normalverteilten Zufallszahlen mittels Multiplikation mit der Choleskymatrix in korrelierte, normalverteilte Zufallszahlen umgewandelt.
Sowie so gut.
jetzt möchte ich gerne in der Simulation den Wert nur von beispielsweise -6,61 bis +24,58 schwanken lassen.
Bei Zufallszahlen, die sich nur zw 0 und 1 bewegen, ist das relativ einfach. Durch die Formel 31,19*X-6,61 erreiche ich, das X immer zwischen -6,61 (für X=0) und +24,58 n(für x=1) liegen wird.
Durch die Schritte im Vorfeld (Umwandlung in normalverteilte, korrelierte Zufallszahlen) habe ich jetzt jedoch Zufallszahlen, die nicht nur von 0 - 1 gehen, sondern beispielsweise von -20 bis + 50.
Ich bekomme jetzt keine Formel hin, mit der ich die Zufallszahlen so anpassen kann um X nur in der gewünschten Bandbreite schwanken zu lassen, da ich jetzt nicht mehr mit 0 und 1 arbeite. :(
Ich bin am verzweifeln.
Habt ihr hier eine Idee, wie sich das in Formeln umsetzten lässt?
Über eine Idee würde ich mich riesig freuen.
Viele Grüße und vielen Dank für eure Hilfe
Peter
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5
Beiträge zum Forumthread
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Betreff
Datum
Anwender
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AW: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 11:33:54
Daniel
Hi
dann erstmal die alte Zufallszahl auf 0 - 1 transformieren und dann auf den gewünschten wert.
NeueZufallszahl = (Alte´Zufallzahl + 20) / 70 * 31,19 + 6,61
Gruß Daniel
AW: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 12:02:25
Peter
Hallo Daniel,
vielen Dank für die schnelle Antwort und die damit verbundene Mühe.
Das ist eine gute Idee. Habe gerade mal bisschen rumprobiert. Kann es sein, dass der letzte Operator ein "-" sein kann?
NeueZufallszahl = (Alte´Zufallzahl + 20) / 70 * 31,19 - 6,61
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AW: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 12:06:08
Daniel
Hi
kann sein.
je nachdem in welche Richtung du die untere Wertgrenze legen willst.
Gruß Daniel
AW: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 12:09:33
Peter
eigentlich von -6,61 bis + 24,58.
Dann müsste es so ja passen.
AW: Normalverteilte,korreltiere Zufallsz. im Bereich x
12.09.2016 13:43:09
Peter
eigentlich von -6,61 bis + 24,58.
Dann müsste es so ja passen.
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Infobox / Tutorial

Normalverteilung von korrelierten Zufallszahlen in Excel


Schritt-für-Schritt-Anleitung

  1. Erzeuge Zufallszahlen: Verwende die Funktion =ZUFALLSZAHL(), um Zufallszahlen zwischen 0 und 1 zu generieren.

  2. Normalverteilung anwenden: Nutze die Formel =NORM.INV(ZUFALLSZAHL(), Mittelwert, Standardabweichung), um diese Zufallszahlen in normalverteilte Zufallszahlen zu konvertieren. Hierbei solltest du den gewünschten Erwartungswert und die Standardabweichung angeben.

  3. Korrelation herstellen: Wende die Cholesky-Matrix an, um die normalverteilten Zufallszahlen zu korrelieren. Dies kann durch Matrixmultiplikation in Excel erfolgen.

  4. Transformation der Werte: Um die Werte auf einen bestimmten Bereich, beispielsweise von -6,61 bis +24,58, zu transformieren, kannst du folgende Formel verwenden:

    NeueZufallszahl = (AlteZufallszahl + 20) / 70 * 31,19 - 6,61
  5. Überprüfen: Stelle sicher, dass die resultierenden Zufallszahlen im gewünschten Bereich liegen.


Häufige Fehler und Lösungen

  • Fehler: Die generierten Zufallszahlen überschreiten den gewünschten Bereich.

    • Lösung: Überprüfe die Formel zur Transformation und stelle sicher, dass die Werte korrekt skaliert sind.
  • Fehler: Die Normalverteilung scheint nicht korrekt.

    • Lösung: Vergewissere dich, dass der Mittelwert und die Standardabweichung richtig definiert sind. Nutze =NORM.VERT() zur Überprüfung der Verteilung.

Alternative Methoden

Eine andere Methode zur Erzeugung normalverteilter Zufallszahlen in Excel ist die Verwendung von =NORM.S.INV(ZUFALLSZAHL()), gefolgt von einer Skalierung:

NormalverteilteZufallszahl = ZUFALLSZAHL() * Standardabweichung + Erwartungswert

Diese Methode ist besonders nützlich, wenn du schnell normalverteilte Zufallszahlen erzeugen möchtest.


Praktische Beispiele

Angenommen, du möchtest normalverteilte Zufallszahlen mit einem Mittelwert von 10 und einer Standardabweichung von 5 generieren. Deine Schritte wären:

  1. Erstelle 100 Zufallszahlen:

    =ZUFALLSZAHL()
  2. Wende die Normalverteilung an:

    =NORM.INV(ZUFALLSZAHL(), 10, 5)
  3. Transformiere die Werte in den Bereich von -6,61 bis +24,58:

    = (AlteZufallszahl + 20) / 70 * 31,19 - 6,61

Tipps für Profis

  • Nutze die Datenüberprüfung in Excel, um sicherzustellen, dass die Werte innerhalb deines gewünschten Bereichs liegen.
  • Experimentiere mit verschiedenen Mittelwerten und Standardabweichungen, um ein besseres Verständnis für die Auswirkungen der Normalverteilung zu gewinnen.
  • Verwende Diagramme, um die Verteilung deiner Zufallszahlen zu visualisieren und zu überprüfen, ob sie der erwarteten Normalverteilung entsprechen.

FAQ: Häufige Fragen

1. Wie kann ich den Erwartungswert in Excel bestimmen?
Du kannst den Erwartungswert für deine Zufallszahlen mit der Funktion =MITTELWERT(Bereich) berechnen, wobei "Bereich" die Zellen sind, die deine Zufallszahlen enthalten.

2. Was ist der Unterschied zwischen ZUFALLSZAHL() und ZUFALLSBEREICH()?
ZUFALLSZAHL() generiert eine Zufallszahl zwischen 0 und 1, während ZUFALLSBEREICH(UntereGrenze, ObereGrenze) eine Zufallszahl zwischen den angegebenen Grenzen erzeugt.

3. Wie kann ich sicherstellen, dass meine Zufallszahlen normalverteilt sind?
Verwende Histogramme oder die Funktion =NORM.VERT() zur Überprüfung der Normalverteilung der generierten Zufallszahlen.

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