Silabus. Proses Stokastik (MMM 5403) Proses Stokastik. Contoh

dokumen-dokumen yang mirip
II. TINJAUAN PUSTAKA. real. T dinamakan himpunan indeks dari proses atau ruang parameter yang

RANTAI MARKOV ( MARKOV CHAIN )

Penelitian Operasional II Rantai Markov RANTAI MARKOV

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB II LANDASAN TEORI

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

BAB III METODE PENELITIAN

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. komoditas, model pergerakan harga komoditas, rantai Markov, simulasi Standard

Stochastic process. Stochastic process. Stochastic process. Stochastic process 08/05/2015 STOCHASTIC PROCESS OPERATIONAL RESEARCH II

BAB III PROSES POISSON MAJEMUK

Bab 2 LANDASAN TEORI. 2.1 Pengantar Proses Stokastik

Pr { +h =1 = } lim. Suatu fungsi dikatakan h apabila lim =0. Dapat dilihat bahwa besarnya. probabilitas independen dari.

BAB III MODEL HIDDEN MARKOV KONTINU DENGAN PROSES OBSERVASI ZERO DELAY

BAB 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

PENDAHULUAN LANDASAN TEORI

Pengantar Proses Stokastik

PENENTUAN KLASIFIKASI STATE PADA RANTAI MARKOV DENGAN MENGGUNAKAN NILAI EIGEN DARI MATRIKS PELUANG TRANSISI

BAB II LANDASAN TEORI

Catatan Kuliah. MA5181 Proses Stokastik

6.6 Rantai Markov Kontinu pada State Berhingga

KAJIAN MODEL MARKOV WAKTU DISKRIT UNTUK PENYEBARAN PENYAKIT MENULAR PADA MODEL EPIDEMIK SIR. Oleh: RAFIQATUL HASANAH NRP.

Rantai Markov Diskrit (Discrete Markov Chain)

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. X(t) disebut ruang keadaan (state space). Satu nilai t dari T disebut indeks atau

SISTEM PENGOLAHAN ISYARAT. Kuliah 2 Sinyal Acak

BAB 1. Rantai Markov 1.1 ILUSTRASI

Pengantar Proses Stokastik

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS) PROGRAM STUDI STATISTIKA

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

II LANDASAN TEORI. 2.1 Ruang Contoh, Kejadian dan Peluang. 2.2 Peubah Acak dan Fungsi Sebaran

Catatan Kuliah. MA5181 Proses Stokastik

BAB II LANDASAN TEORI

Reliabilitas Suatu Mesin Menggunakan Rantai Markov (Studi Kasus: Mesin Proofer Di Pabrik Roti Super Jam Banten)

BAB I PENDAHULUAN. Dalam kehidupan sehari-hari, sering dijumpai peristiwa-peristiwa yang terjadi

II. TINJAUAN PUSTAKA. Dalam proses penelitian untuk mengkaji karakteristik penduga GMM pada data

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

II. LANDASAN TEORI. 2. P bersifat aditif tak hingga, yaitu jika dengan. 2.1 Ruang Contoh, Kejadian dan Peluang

BAB 2 LANDASAN TEORI

BAB III MODEL ANTRIAN MULTISERVER DENGAN VACATION

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB IV MODEL HIDDEN MARKOV

DISTRIBUSI STASIONER RANTAI MARKOV UNTUK PREDIKSI CURAH HUJAN DI WILAYAH JAWA BARAT

KONSEP DASAR TERKAIT METODE BAYES

STATISTIKA MATEMATIKA Probabilitas, Distribusi, dan Asimtosis dalam Statistika

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

BAB II LANDASAN TEORI. ilmiah. Pencacahan atau pengukuran karakteristik suatu objek kajian yang

BAB 1. Rantai Markov 1.1 ILUSTRASI

28/09/2012 SAMPLE SPACE, SAMPLE POINTS, EVENTS. ω Ω

BAB II LANDASAN TEORI

DASAR-DASAR TEORI PELUANG

TINJAUAN PUSTAKA. Kriptografi

PENENTUAN PROBABILITAS ABSORPSI DAN EKSPEKTASI DURASI PADA MASALAH KEBANGKRUTAN PENJUDI

PENDUGAAN FUNGSI INTENSITAS PROSES POISSON PERIODIK DENGAN TREN FUNGSI PANGKAT MENGGUNAKAN METODE TIPE KERNEL

2-RP. rate, 10).Model Antrian. Deskripsi. sistem finansial, sistem komunikasi. Semester : V Hal: 1 dari 7. Dosen : SPW, NI, HY No.

RENCANA PEMBELAJARAN SEMESTER (RPS)

Catatan Kuliah MA4181 Pengantar Proses Stokastik Precise and Stochastic. Dosen: Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

Catatan Kuliah. MA5181 Proses Stokastik

PENDEKATAN PERSAMAAN CHAPMAN-KOLMOGOROV UNTUK MENGUKUR RISIKO KREDIT. Chairunisah

Hidup penuh dengan ketidakpastian

KEKONVERGENAN MSE PENDUGA KERNEL SERAGAM FUNGSI INTENSITAS PROSES POISSON PERIODIK DENGAN TREN FUNGSI PANGKAT

Catatan Kuliah. MA4181 PENGANTAR PROSES STOKASTIK Smart and Stochastic. disusun oleh Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

BAB 3 REVIEW SIFAT-SIFAT STATISTIK PENDUGA KOMPONEN PERIODIK

Klasifikasi Keadaan dalam Rantai Markov Menggunakan Algoritma Graf Classification of States of Markov Chains Using Graph Algorithms

II. TINJAUAN PUSTAKA. Ruang sampel S adalah himpunan semua hasil dari suatu percobaan. Kejadian E

BAB I PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang

Model Hibrida ARIMA dan Fuzzy Time Series Markov Chain

STATISTIKA EKONOMI I Chapter 4 Distribusi Probabilitas Normal dan Binomial Chapter 5 Teori Sampling

Pemodelan Sistem Antrian Satu Server Dengan Vacation Queueing Model Pada Pola Kedatangan Berkelompok

BAB II TINJAUAN PUSTAKA. (b) Variabel independen yang biasanya dinyatakan dengan simbol

TTG3B3 - Sistem Komunikasi 2 Random Process

ANALISA SIFAT-SIFAT ANTRIAN M/M/1 DENGAN WORKING VACATION

Magister Pengelolaan Air dan Air Limbah Universitas Gadjah Mada. 18-Aug-17. Statistika Teknik PROBABILITAS

BAB II TINJAUAN PUSTAKA

LANDASAN TEORI. menyatakan hubungan antara variabel respon Y dengan variabel-variabel

POISSON PROSES NON-HOMOGEN. Abdurrahman Valid Fuady, Hasih Pratiwi, dan Supriyadi Wibowo Program Studi Matematika FMIPA UNS

Universitas Gadjah Mada Fakultas Teknik Departemen Teknik Sipil dan Lingkungan PROBABILITAS. Statistika dan Probabilitas

BAB III MODEL STATE-SPACE. dalam teori kontrol modern. Model state space dapat mengatasi keterbatasan dari

Dasar-dasar Statistika Pemodelan Sistem

Bab 3 Pengantar teori Peluang

BAB I PENDAHULUAN Latar Belakang Masalah

MODEL STOKASTIK.

untuk setiap x sehingga f g

KAJIAN MODEL HIDDEN MARKOV KONTINU DAN APLIKASINYA PADA HARGA BERAS MUSAFA

BAB 2 LANDASAN TEORI

Pengantar Proses Stokastik

ANALISIS ESTIMASI PERUBAHAN MINAT MAHASISWA UNIVERSITAS SUMATERA UTARA TERHADAP TUJUH OPERATOR GSM

RANCANGAN PEMBELAJARAN

ANALISA SIFAT-SIFAT ANTRIAN M/M/1 DENGAN WORKING VACATION

BAB 1. Rantai Markov 1.1 ILUSTRASI

BAB 2 TINJAUAN PUSTAKA

BAB I PENDAHULUAN. Perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi yang sangat pesat,

BAB III MARKOV SWITCHING AUTOREGRESSIVE (MSAR)

Bab 1 PENDAHULUAN. 1.1 Latar Belakang Masalah

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang

KAJIAN MODEL HIDDEN MARKOV KONTINU DENGAN PROSES OBSERVASI ZERO DELAY DAN APLIKASINYA PADA HARGA GABAH KERING PANEN T A M U R I H

Catatan Kuliah. MA4181 Pengantar Proses Stokastik Stochastics: Precise and Prospective. Dosen: Khreshna I.A. Syuhada, MSc. PhD.

REKAYASA TRAFIK ARRIVAL PROCESS.

Arisma Yuni Hardiningsih. Dra. Laksmi Prita Wardhani, M.Si. Jurusan Matematika. Surabaya

CATATAN KULIAH PENGANTAR PROSES STOKASTIK

Penentuan Probabilitas Absorpsi dan Ekspektasi Durasi pada Masalah Kebangkrutan Penjudi

Transkripsi:

Silabus Proses Stokastik (MMM 5403) Status: Wajib Minat Statistika Rantai Markov, klasifikasi rantai Markov. Limit rantai Markov dan aplikasinya. Rantai Markov kontinu, contoh-contoh klasik. Proses renewal, variasi dan generalisasinya. Stokastik (stochastic) Proses Stokastik Berasal dari bahasa Yunani stokhastikos ( ) : able to guess stokhos: target Studi tentang fenomena random atau proses random Contoh 1. Banyaknya kecelakaan kendaraan bermotor di suatu kota di suatu waktu tertentu 2. Lama antrian pada suatu tempat pelayanan (kasir di mall, check indi bandara, counterdi bank, dst) 3. Nilai stock(saham) pada saat tertentu 4. Kecepatan angin pada lokasi tertentu, ketinggian tertentu dan saat tertentu 5. Contoh lain...

Definisi Suatu proses stokastik adalah kumpulan variabel random berindeks { : }pada ruang probabilitas {Ω, F, } yang bernilai. Himpunan sering disebut sebagai state space;adalah himpunan indeks (index set) Himpunan indeks dapat berupa bilangan bulat Z atau bilangan real R. Dalam banyak aplikasi himpunan indeks adalah waktu ={ 0} Klasifikasi menurut Berindeks diskrit (waktu diskrit) bila = Z Contoh # adalah nilai stock(saham) harian, $, %,, indeksnya ' Z ( Berindeks kontinu (waktu kontinu) bila = R Contoh ) adalah banyaknya kecelakaan dalam suatu waktu tertentu { ) : 0} multidimensi Contoh: Klasifikasi menurut Kecepatan angin pada suatu lokasi * di bumi { + :* R, } dengan lokasi ditentukan oleh lintang, bujur dan ketinggian Catatan terkait Urutan dari indeks menunjukkan perkembangan, proses atau evolusi dari fenomena random yang menjadi perhatian Urutan menjadi hilang atau lebih sulit ditentukan untuk indeks yang multidimensi. Proses seperti ini sering dinamakan random fields

Variabel random dan dapat berupa bilangan random diskrit atau kontinu Realisasi proses stokastik { }adalah - Ω, disebut juga sebagai sample paths Karakteristik Proses Stokastik State space (status), yang merupakan kumpulan nilai-nilai yang mungkin dari proses stokastik ) Himpunan indeks, yang sering disebut time parameter Distribusi bersama variabel random ) Memodelkan Proses Stokastik Sample Path Untuk sekumpulan pengamatan %,.,, #, distribusi bersama ) adalah ( )0 x % ; )4 x. ; ; )5 x 6 ) # (-) 0 1 2 3... '

Sample Path Random Walk # ) (-) # # # = $ +9 : :;% : adalah v.r. Bernoulli bernilai +1 atau 1 2 1 0 1 2 3 4 5 6 ' -1 0-2 Random Walk 1. Homogen secara spasial (spatially homogeneous), # => $ =? = # =>+@ $ =?+@ 2. Homogen menurut waktu (temporally homogeneous) # => $ =? = A(# => A =? 3. Mempunyai sifat Markov A(# => $, %,, A = A(# => A, ' 0 Independent Increments Proses stokastik {, }dikatakan memiliki penambahan independen (independent increments) bila untuk semua % <. < < #, berlaku variabel random. %,,. # #E% yang independen Untuk proses stokastik waktu diskrit = 0,1,2,, : =G 1, : = :E%, H : = : :E%,G =1,2, dan H $ = $

Latihan 1. Amatilah suatu proses di sekitar saudara, jelaskan proses tersebut, klasifikasikan, dan distribusi ) (sesuai asumsi) 2. Tunjukkan bahwa proses dengan penambahan independen(independent increment process) selalu merupakan proses Markov Definisi Rantai Markov Proses stokastik waktu diskrit # adalah suatu Rantai Markov (Markov Chain) bila memenuhi # =I $ =J $, % =J %,, #E% =J #E% =( # =I #E% =J #E% ) Untuk semua ' 1dan semua I,J $,J %,,J #E% Definisi Rantai Homogen Rantai dikatakan homogen bila #(% => # =G = % => $ =G, untuk semua ',G,> Contoh: Rantai Markov yang Homogen Tunjukkan bahwa barisan variabel random independen yang mempunyai nilai berhingga adalah suatu Rantai Markov. Dalam kondisi apa rantai tersebut homogen? Jawab: Diketahui $, %,, # variabel random independen. # =J # $ =J $,, #E% =J #E% =( # =J #, $ =J $,, #E% =J #E% )/( $ =J $,, #E% =J #E% ) karena independen, = # =J # (juga untuk ( # #E% ) =( # =J # )) Homogen bila : berdistribusi identik (kondisi yg diberikan)

Matriks Transisi Matriks transisi M={N :O }adalah matriks bujursangkar N :O = #(% => # =G M suatu matriks stokastik, bila (a) Mempunyai elemen non-negatif, N :O 0, untuk semua G,> (b)mempunyai jumlah baris 1, O N :O =1, untuk semua G Matriks Transisi Matriks transisi n langkah M S,S+' =N :O (S,S+') dengan N :O S,S+' = A(# => A =G Dengan asumsi homegenitas M S,S+1 =M Contoh 1: Matriks Transisi Diberikan { # ;' >0}adalah rantai Markov dengan status 0,1,2 dan matriks transisi 3/4 1/4 0 1/4 1/2 1/4 0 3/4 1/4 dan distribusi awal $ =G = %,G =0,1,2., Contoh 1: Matriks Transisi (lanjutan) Hitung 1. N.% 2. N %. 3.. =2, % =1 $ =2 4. (. =2, % =1, $ =2) 5. (, =1,. =2, % =1, $ =2)

Persamaan Chapman-Kolmogorov Teorema N :O S,S+'+Y Bukti: =9N :+ S,S+' N +O (S+',S+'+Y) +...(di papan tulis) Persamaan Chapman-Kolmogorov Sehingga M S,S+'+Y =M S,S+' M(S+',S+'+Y) Dan M S,S+' =M # Karena M S,S+' = M(0,'), M S,S+' sering ditulis M #, dan N :O ' =N :O (S,S+') Persamaan Chapman-Kolmogorov Fungsi prob # Z : (#) =(# =G) Contoh: Transisi 2 Langkah Matriks transisi 2 langkah dari proses { # ;' > 0}contoh di depan [ (#) = Z : (#) :G Lemma [ (A(#) =[ (A) M # ;untuk S =0[ (#) =[ ($) M # Proses random dari rantai Markov ditentukan oleh matriks transisi Mdan nilai probabilitas awal [ ($) (Bukti menggunakan Teorema Chapman-Kolmogorov) 3/4 1/4 0 1/4 1/2 1/4 0 3/4 1/4 3/4 1/4 0 1/4 1/2 1/4 0 3/4 1/4 5/8 5/16 1/16 5/16 1/2 3/16 3/16 9/16 1/4 =

Latihan 1 1. Suatu dadu dilempar berkali-kali. Yang mana dari pernyataan di bawah ini merupakan Rantai Markov? 1) Bilangan (mata dadu) terbesar # yang muncul pada lemparan ke-' 2) Bilangan _ # bernilai 6dalam 'lemparan 3) Pada saat Y, waktu `a sejak kemunculan 6terakhir 4) Pada saat Y, waktu b a sampai muncul 6berikutnya 2. Diberikan { # :' 0}adalah simple random walk dengan $ =0, tunjukkan bahwa # = # adalah rantai Markov dan tuliskan probabilitas transisi dari rantai ini. Latihan 2 Suatu sistem komunikasi melakukan transmisi digit 0 dan 1 melalui beberapa tahap. Diberikan { # ;' 1}adalah proses digit melewati tahap ke-'dan $ adalah digit awal. Probabilitas digit tidak berubah ketika melewati suatu tahap adalah c, dan Njika digit berubah, N+c =1. a. Tuliskan matriks transisi untuk proses ini. b. Tunjukkan bahwa 1 A = 2 +1 2 c N A 1 2 1 2 c N A 1 2 1 2 c N A 1 2 +1 2 c N A persistent (recurrent) transient null dan non-null periodic, aperiodic ergodik Klasifikasi Status Definisi Persistent dan Transient Status G disebut persistent(recurrent) bila # =G untuk beberapa ' 1 $ =G =1 Probabilitas kembali ke status G, untuk suatu proses yang dimulai dari G, adalah 1. Jika probabilitas kurang dari 1 disebut transient

First Passage Time Probabilitas kunjungan pertama ke status >diawali dari status G, dalam ' langkah q :O ' = % >,. >,, #E% >, # => $ =G Probabilitas bahwa rantai pernah mengunjungi >, dimulai dari G s q :O = 9q :O (') #;% Status > persistent jhjq OO =1 (jhj: iff) Mean recurrent time Mean recurrent time t : suatu status G t : =u v : $ =G =w 9'q ::(') # jika G persistent jika G transient Definisi Null dan Non-Null Status G yang persistent disebut Nullbila t : = Status G yang persistent disebut Non-Null (positif) bila t : < Definisi Periode Periode suatu status { G =gcd ':N :: ' >0 Status G Neriodicjika { G >1 Status G?periodicjika { G =1 Status G }rgodic jika persistent, non-nulldan aperiodic (gcd=greatest common divisor => f p b)

Klasifikasi Rantai Communicates (terhubung) Gterhubung dengan >, ditulis G >jika rantai pernah berada di >dengan probabilitas bukan nol, atau N :O S > 0,untuk S 0 Intercommunicate (saling terhubung) Gdan >saling terhubung bila G >dan > G atau ditulis G > Himpunan status ` Klasifikasi Rantai Closed, bila N :O =0untuk semua G `,> ` Tidak ada state di luar ` yang dapat dicapai dari ` Jika hanya terdiri atas satu state dinamakan absorbing G absorbing jhj N :: =1 dan N :O =0 Irreducible, bila G >untuk semua G,> ` Semua status dapat dicapai dari status yang lain Contoh: Klasifikasi Diketahui matriks transisi suatu Rantai 0 1 0 = 1/2 0 1/2 0 1 0 irreducible, Contoh: Klasifikasi (lanjutan) Secara umum.# =. ;.#(% = Periodik 2 N :: 2' >0; N :: 2'+1 =0untuk setiap G. = 1/2 0 1/2 0 1 0 1/2 0 1/2, =

Distribusi Stasioner Definisi Vektor [dikatakan distribusi stasioner suatu Rantai bila [=(Z O :> )sedemikian sehingga 1. Z O 0untuk semua >, dan OZ O =1 2. [=[M, yaitu Z O = : Z : N :O, untuk semua > Dikatakan stasioner karena [M = [M M=[M=[, jadi [M =[untuk semua ' 0 Teorema Persistensi Kunjungan Jika status >persistent, maka untuk setiap status * yang dapat dikunjungi dari status >, q O+ =1 Bukti... Distribusi Stasioner sebagai suatu Limit Teorema Untuk suatu rantai yang irreducible dan ergodic, limit Z O = lim # s N :O (') ada dan independen terhadap status awal >. Bukti:... Menghitung Menggunakan [=[Matau [(M ƒ)=0...(1) dan ketentuan bahwa O Z O =1...(2) Dapat dicari [=(Z O :> )yang memenuhi (1) dan (2) Matriks (M ƒ)mempunyai rank 1, bersama dengan O Z O =1, Z O dapat dicari penyele saiannya

Contoh: distribusi stasioner Diketahui matriks transisi suatu Rantai sbb.: 0 2/3 1/3 = 1/2 0 1/2 1/2 1/2 0 Hitung.,,, untuk '? Contoh: distribusi stasioner Dapat disusun sistem persamaan linear [(M ƒ)=0dan Z O =1 O Diperoleh Z % + 1 2 Z.+ 1 2 Z, =0 2 3 Z % Z. + 1 2 Z, =0 Z % +Z. +Z, =1 Z % =1/3, Z. =10/27, Z, =8/27 Contoh: distribusi stasioner (2) Diberikan Rantai Markov = 1?? @ 1 @ 0<?,@<1 Hitung distribusi stasioner rantai di atas! Inferensi untuk Rantai Markov Diberikan Rantai Markov dengan Sstatus dan matriks transisi M= N :O,dan' :O,yaitu transisi empiris (data) dari status G ke >, dengan total banyaknya observasi (_+1) A O;% ' :O =' : A dan :;%' :O =' O G,>=1,2,,S Dengan estimasi Maximum Likelihood (distribusi multinomial) diperoleh N :O = ' :O ' :

Uji Hipotesis Menguji apakah data mengikuti model rantai Markov dengan probabilitas transisi M $ :M=M $ Digunakan statistik A A Š=99 '. : N :O N $:O, G,>=1,2,,S :;% O;% N $:O Untuk _besar, Š akan berdistribusi. dengan derajad bebas m(s 1) Contoh: Uji Hipotesis Diperoleh data empiris curah hujan dengan status 0=hari kering ; 1=hari hujan sebagai berikut 0 1 total 0 175 49 224 1 48 96 144 total 223 145 368 Apakah data tersebut mengikuti model rantai Markov 1/2 1/2 dengan matriks transisi 1/2 1/2? Contoh: Uji Hipotesis Diperoleh A A 99 ' : N :O N $:O. :;% O;% N $:O =86,875 Dengan derajad bebas 2. Diperoleh p-value yang sangat kecil, sehingga $ ditolak. Latihan 1 Tiga anak bermain bola dalam formasi lingkaran, tiap anak diberi nama 1,2,3.Setiap anak memiliki peluang yang sama untuk melempar ke dua anak yang lain. Carilah matriks transisi untuk proses Markov ini. Hitung. =1 $ =1,. =2 $ =3,. =3 $ =2

Latihan 2 Diketahui matriks transisi suatu Rantai sbb.: 1 0 0 = 0 1 0 N % N. N, dengan N O =1. Hitung distribusi limit [. Latihan 3 Misalkan menurut ahli sosiologi dalam suatu komunitas atau populasi diasumsikan bahwa kelas sosial seseorang dipengaruhi oleh orang tuanya saja dan bukan olehkakek/neneknya dengan matriks probabilitas transisi: Dalam jangka panjang, berapa persentase orang yang akan berada di kelas menengah? Latihan 3 (lanjutan) Apabila diperoleh data frekuensi empiris dari populasi tersebut sebagai berikut apakah data empiris mengikuti model yang diajukan oleh ahli sosiologi tersebut? ( = 0,05)