数学代写|最优化作业代写optimization theory代考|ESE504

Doug I. Jones

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优化理论是数学的一个分支,致力于解决优化问题。优化问题是我们想要最小化或最大化函数值的数学函数。这些类型的问题在计算机科学和应用数学中被大量发现。

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  • Longitudinal Data Analysis 纵向数据分析
  • Foundations of Data Science 数据科学基础
数学代写|最优化作业代写optimization theory代考|ESE504

数学代写|最优化作业代写optimization theory代考|Bézier Curves

When we desire to represent a set of points $\left(x_i, y_i\right)$ by means of parametric curves, a possibility often used is Bézier curves. This technique consists in determining a couple of cubic Hermite polynomials depending on a parameter $t$ for each couple of consecutive points, a polynomial for $x(t)$ and a polynomial for $y(t)$. Let $\left(x_k, y_k\right)$ and $\left(x_{k+1}, y_{k+1}\right)$ be two such points (Figure 1.19). Any point of the curve is written as $(x(t), y(t))$. Thus, $t=0$ at the beginning point of the curve and $t=1$ at the endpoint, so that $x_k=x(0)$ and $x_{k+1}=x(1)$, and similarly $y_k=y(0)$ and $y_{k+1}=y(1)$.

The derivatives are specified at both extremities, thus $y^{\prime}(t) / x^{\prime}(t)$ for $t=0$ and $t=1$. As two cubic polynomials must be determined, this represents eight unknowns with only six constraints $\left{x_k, y_k, x_{k+1}, y_{k+1}, d y_k / d x_k, d y_{k+1} / d x_{k+1}\right}$. Thus, there exist two degrees of freedom that are fulfilled by specifying two guide-points, each one along a tangent line at one extremity. These guide-points are used to “pull” the curve. Let $\left(x_k+\alpha_k, y_k+\beta_k\right)$ and $\left(x_{k+1}+\alpha_{k+1}, y_{k+1}+\beta_{k+1}\right)$ be the coordinates of these two guidepoints. The Hermite polynomial $x(t)$ must verify $x^{\prime}(0)=\alpha_k$ and $x^{\prime}(1)=\alpha_{k+1}$, and the Hermite polynomial $y(t)$ must also verify $y^{\prime}(0)=\beta_k$ and $y^{\prime}(1)=\beta_{k+1}$. The tangents at the extremities must verify $\beta_k / \alpha_k=d y_k / d x_k$ and $\beta_{k+1} / \alpha_{k+1}=d y_{k+1} / d x_{k+1}$, which leaves a freedom for, either $\alpha$, or $\beta$, hence a displacement of the guide-points along the tangent lines. Both cubic Hermite polynomials are now completely specified and equal to
$$
\begin{aligned}
x(t)=& x_k+\alpha_k t+\left[3\left(x_{k+1}-x_k\right)-\left(2 \alpha_k+\alpha_{k+1}\right)\right] t^2+\
& {\left[2\left(x_k-x_{k+1}\right)+\left(\alpha_k+\alpha_{k+1}\right)\right] t^3, \quad t \in[0,1] } \
y(t)=& y_k+\beta_k t+\left[3\left(y_{k+1}-y_k\right)-\left(2 \beta_k+\beta_{k+1}\right)\right] t^2+\
& {\left[2\left(y_k-y_{k+1}\right)+\left(\beta_k+\beta_{k+1}\right)\right] t^3 }
\end{aligned}
$$ The form of the parametric equations for Bézier curves is very slightly different from the previous Hermite polynomials, as each term $\alpha$ or $\beta$ is multiplied by a factor 3 , but this is not a fundamental change.

数学代写|最优化作业代写optimization theory代考|Numerical Integration

In some simple cases, the calculation of the definite integral
$$
\int_a^b f(x) d x
$$
is directly possible when the primitive (or antiderivative) function $F(x)$ is known
$$
\int f(x) d x=F(x)
$$
hence
$$
\int_a^b f(x) d x=F(b)-F(a)
$$
Most often, this is impossible and the only possible solution is numerical. Frequently, moreover, the function $f(x)$ is only known at a given number of points $x_i, i=$ $0,1, \ldots, n$. In this case, it is possible to search an approximation $g(x)$ of the function $f(x)$ and to proceed to a formal integration.

The interpolation polynomials $P_n(x)$ possess the required approximation properties and are easily integrable. Thus, they will be largely used in numerical integration (also called quadrature).

数学代写|最优化作业代写optimization theory代考|ESE504

最优化代写

数学代写|最优化作业代写优化理论代考|Bézier曲线


当我们想用参数曲线来表示一组点$\left(x_i, y_i\right)$时,经常使用的一种可能性是Bézier曲线。这种技术包括确定一对三次埃尔米特多项式,依赖于每个连续点的参数$t$,一个$x(t)$的多项式和一个$y(t)$的多项式。设$\left(x_k, y_k\right)$和$\left(x_{k+1}, y_{k+1}\right)$是两个这样的点(图1.19)。曲线上的任何一点都可以写成$(x(t), y(t))$。因此,$t=0$在曲线的起点,$t=1$在曲线的端点,因此$x_k=x(0)$和$x_{k+1}=x(1)$,类似地,$y_k=y(0)$和$y_{k+1}=y(1)$

导数在两端指定,因此 $y^{\prime}(t) / x^{\prime}(t)$ 为 $t=0$ 和 $t=1$。由于必须确定两个三次多项式,这表示只有6个约束条件的8个未知数 $\left{x_k, y_k, x_{k+1}, y_{k+1}, d y_k / d x_k, d y_{k+1} / d x_{k+1}\right}$。因此,存在两个自由度,通过指定两个指导点来实现,每个指导点在一个端点上沿着切线。这些引导点是用来“拉动”曲线的。让 $\left(x_k+\alpha_k, y_k+\beta_k\right)$ 和 $\left(x_{k+1}+\alpha_{k+1}, y_{k+1}+\beta_{k+1}\right)$ 就是这两个指导点的坐标。埃尔米特多项式 $x(t)$ 必须验证 $x^{\prime}(0)=\alpha_k$ 和 $x^{\prime}(1)=\alpha_{k+1}$,和Hermite多项式 $y(t)$ 还必须验证 $y^{\prime}(0)=\beta_k$ 和 $y^{\prime}(1)=\beta_{k+1}$。两端的切线必须验证 $\beta_k / \alpha_k=d y_k / d x_k$ 和 $\beta_{k+1} / \alpha_{k+1}=d y_{k+1} / d x_{k+1}$,这就给……留下了自由 $\alpha$,或 $\beta$,因此,导点沿切线的位移。两个三次埃尔米特多项式现在都完全指定了,等于
$$
\begin{aligned}
x(t)=& x_k+\alpha_k t+\left[3\left(x_{k+1}-x_k\right)-\left(2 \alpha_k+\alpha_{k+1}\right)\right] t^2+\
& {\left[2\left(x_k-x_{k+1}\right)+\left(\alpha_k+\alpha_{k+1}\right)\right] t^3, \quad t \in[0,1] } \
y(t)=& y_k+\beta_k t+\left[3\left(y_{k+1}-y_k\right)-\left(2 \beta_k+\beta_{k+1}\right)\right] t^2+\
& {\left[2\left(y_k-y_{k+1}\right)+\left(\beta_k+\beta_{k+1}\right)\right] t^3 }
\end{aligned}
$$ Bézier曲线的参数方程的形式与前面的埃尔米特多项式的形式有非常细微的不同,作为每一项 $\alpha$ 或 $\beta$ 是乘以一个因子3,但这不是一个根本的变化。

数学代写|最优化作业代写优化理论代考|数值积分


在一些简单的情况下,当原函数(或不定函数)$F(x)$已知
$$
\int f(x) d x=F(x)
$$
因此
$$
\int_a^b f(x) d x=F(b)-F(a)
$$
时,定积分的计算
$$
\int_a^b f(x) d x
$$
是直接可能的,大多数情况下,这是不可能的,唯一可能的解是数值解。而且,函数$f(x)$通常只在给定的点$x_i, i=$$0,1, \ldots, n$处已知。在这种情况下,可以搜索函数$f(x)$的近似值$g(x)$,然后进行形式的积分


插值多项式$P_n(x)$具有所需的近似性质,很容易被积。因此,它们将主要用于数值积分(也称为积分)

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金融工程代写

金融工程是使用数学技术来解决金融问题。金融工程使用计算机科学、统计学、经济学和应用数学领域的工具和知识来解决当前的金融问题,以及设计新的和创新的金融产品。

非参数统计代写

非参数统计指的是一种统计方法,其中不假设数据来自于由少数参数决定的规定模型;这种模型的例子包括正态分布模型和线性回归模型。

广义线性模型代考

广义线性模型(GLM)归属统计学领域,是一种应用灵活的线性回归模型。该模型允许因变量的偏差分布有除了正态分布之外的其它分布。

术语 广义线性模型(GLM)通常是指给定连续和/或分类预测因素的连续响应变量的常规线性回归模型。它包括多元线性回归,以及方差分析和方差分析(仅含固定效应)。

有限元方法代写

有限元方法(FEM)是一种流行的方法,用于数值解决工程和数学建模中出现的微分方程。典型的问题领域包括结构分析、传热、流体流动、质量运输和电磁势等传统领域。

有限元是一种通用的数值方法,用于解决两个或三个空间变量的偏微分方程(即一些边界值问题)。为了解决一个问题,有限元将一个大系统细分为更小、更简单的部分,称为有限元。这是通过在空间维度上的特定空间离散化来实现的,它是通过构建对象的网格来实现的:用于求解的数值域,它有有限数量的点。边界值问题的有限元方法表述最终导致一个代数方程组。该方法在域上对未知函数进行逼近。[1] 然后将模拟这些有限元的简单方程组合成一个更大的方程系统,以模拟整个问题。然后,有限元通过变化微积分使相关的误差函数最小化来逼近一个解决方案。

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随机分析代写


随机微积分是数学的一个分支,对随机过程进行操作。它允许为随机过程的积分定义一个关于随机过程的一致的积分理论。这个领域是由日本数学家伊藤清在第二次世界大战期间创建并开始的。

时间序列分析代写

随机过程,是依赖于参数的一组随机变量的全体,参数通常是时间。 随机变量是随机现象的数量表现,其时间序列是一组按照时间发生先后顺序进行排列的数据点序列。通常一组时间序列的时间间隔为一恒定值(如1秒,5分钟,12小时,7天,1年),因此时间序列可以作为离散时间数据进行分析处理。研究时间序列数据的意义在于现实中,往往需要研究某个事物其随时间发展变化的规律。这就需要通过研究该事物过去发展的历史记录,以得到其自身发展的规律。

回归分析代写

多元回归分析渐进(Multiple Regression Analysis Asymptotics)属于计量经济学领域,主要是一种数学上的统计分析方法,可以分析复杂情况下各影响因素的数学关系,在自然科学、社会和经济学等多个领域内应用广泛。

MATLAB代写

MATLAB 是一种用于技术计算的高性能语言。它将计算、可视化和编程集成在一个易于使用的环境中,其中问题和解决方案以熟悉的数学符号表示。典型用途包括:数学和计算算法开发建模、仿真和原型制作数据分析、探索和可视化科学和工程图形应用程序开发,包括图形用户界面构建MATLAB 是一个交互式系统,其基本数据元素是一个不需要维度的数组。这使您可以解决许多技术计算问题,尤其是那些具有矩阵和向量公式的问题,而只需用 C 或 Fortran 等标量非交互式语言编写程序所需的时间的一小部分。MATLAB 名称代表矩阵实验室。MATLAB 最初的编写目的是提供对由 LINPACK 和 EISPACK 项目开发的矩阵软件的轻松访问,这两个项目共同代表了矩阵计算软件的最新技术。MATLAB 经过多年的发展,得到了许多用户的投入。在大学环境中,它是数学、工程和科学入门和高级课程的标准教学工具。在工业领域,MATLAB 是高效研究、开发和分析的首选工具。MATLAB 具有一系列称为工具箱的特定于应用程序的解决方案。对于大多数 MATLAB 用户来说非常重要,工具箱允许您学习应用专业技术。工具箱是 MATLAB 函数(M 文件)的综合集合,可扩展 MATLAB 环境以解决特定类别的问题。可用工具箱的领域包括信号处理、控制系统、神经网络、模糊逻辑、小波、仿真等。

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