Skip to main content

Introduction to Monte Carlo (MC) Method: Random Variables in Stochastic Models

  • Chapter
  • First Online:
Stochastic Analysis in Production Process and Ecology Under Uncertainty
  • 863 Accesses

Abstract

According to its definition, stochastic simulation model should contain at least one random variable (Snopkowski 2007). Random variable, being a numerical representation of the outcome of a random experiment, is a key term in statistical analysis (Barańska 2008) and, as observed by Snopkowski (2007), is an essential element of every stochastic simulation. In literature, there are a number of different definitions of a random variable. Stanisz (2006) defines random variable as a “function determined on an elementary event space, which assigns a real number with defined probability to every elementary event. Therefore, this value cannot be predicted in advance, as it depends on a random event.” A similar definition is provided by Barańska (2008). As claimed by Benjamin and Cornell (1977), random variable is “a variable that assumes numerical values whose outcome cannot be predicted with complete certainty.” Bobrowski (1980), on the other hand, defines random variable as “a variable that, as a result of an experiment, can assume, with defined probability, one of the values of a certain set of real numbers”, and Aczel (2000) states that “random variable is a variable whose assumed values depend on chance”. Sokołowski (2004), however, apart from quoting a popular definition of random variable, analyses the instances of carelessness and errors that he has encountered in many other studies, regarding random variables.

This is a preview of subscription content, log in via an institution to check access.

Access this chapter

Chapter
USD 29.95
Price excludes VAT (USA)
  • Available as PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
eBook
USD 84.99
Price excludes VAT (USA)
  • Available as EPUB and PDF
  • Read on any device
  • Instant download
  • Own it forever
Softcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Compact, lightweight edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info
Hardcover Book
USD 109.99
Price excludes VAT (USA)
  • Durable hardcover edition
  • Dispatched in 3 to 5 business days
  • Free shipping worldwide - see info

Tax calculation will be finalised at checkout

Purchases are for personal use only

Institutional subscriptions

Notes

  1. 1.

    George-Louis Leclerc, de Buffon (1707–1788).

  2. 2.

    John William Strutt, Lord Rayleigh (1842–1919), the Nobel Prize in Physics (1904).

  3. 3.

    Enrico Fermi (1901–1954), the Nobel Prize in Physics (1938).

  4. 4.

    Andrej Nikołajewicz Kolmogorov (1903–1987).

  5. 5.

    John von Neumann (born as Johann von Neumann 1903–1957).

  6. 6.

    Stanisław Marcin Ulam (1909–1984).

  7. 7.

    A registered trademark of Decisioneering, Inc., Denver, Colorado, USA.

  8. 8.

    A registered trademark of Palisade Corporation, Newfield, NY, USA.

  9. 9.

    A registered trademark of Decisioneering, Inc. Z Denver, Colorado, USA.

  10. 10.

    A registered trademark of High Performance Systems, Inc., Lebanon, NH, USA.

  11. 11.

    A registered trademark of SENES Oak Ridge, Inc., Oak Ridge, TH, USA.

  12. 12.

    A registered trademark of Gesellchaft für Anlagenund Reaktorsicherhet (GRS) mbh, Kőln, NRF.

  13. 13.

    A software program developed by the European Commission Joint Research Centre (JRC) in Italy.

References

  • Abbott, L.S.: EPA lists conditions for accepting probabilistic risk analyses. http://www.riskworld.com/NEWS/97q2/NW7AA036.HTM (2009). Accessed 21 May 2009

  • Aczel, A.D.: Statystyka w zarządzaniu. PWN, Warsaw (2000) (the original: Complete BusinessStatistic. Richard D. Irwin Inc. Boston Sydney, 1993)

    Google Scholar 

  • Barańska, A.: Elementy Probabilistyki i Statystyki Matematycznej w Inżynierii Środowiska. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków (2008)

    Google Scholar 

  • Benjamin, J., Cornell, A.: Rachunek prawdopodobieństwa, statystyka matematyczna i teoria decyzji dla inżynierów. WNT, Warsaw (1977) (the original: Probability, Statistics and Decision for Civil Engineers. McGraw-Hill, Inc. 1970)

    Google Scholar 

  • Bieda, B.: Zastosowanie Metody Monte Carlo Do Analizy Ryzyka Inwestycyjnego, Materiały Konferencyjne Wydziału Zarządzania AGH. Wybrane Uwarunkowania Działalności Ekonomicznej, Kraków (2000)

    Google Scholar 

  • Bobrowski, D.: Probabilistyka w zastosowaniach technicznych. WNT, Warsaw (1980)

    Google Scholar 

  • EPA, U.S.: Environmental protection agency guiding principles for Monte Carlo analysis. Risk Assessment Forum, Washington DC: EPA/630/R-97/001 (1997)

    Google Scholar 

  • Evans, J.R., Olson, D.L.: Introduction in Simulation and Risk Analysis. Prentice Hall, New Jersey (1998)

    Google Scholar 

  • Gajda, J.: Prognozowanie i symulacje a decyzje gospodarcze. C. H. Beck, Warsaw (2001)

    Google Scholar 

  • Hall, E.M.: Managing Risk: Method for Software Systems Development. Addison-Wesley Longman, Inc., Massachusetts/USA/Canada (1997)

    Google Scholar 

  • Heermann, D.W.: Podstawy Symulacji Komputerowych w Fizyce. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warsaw (1997)

    Google Scholar 

  • Hoła, B., Mrozowicz, J.: Modelowanie procesów budowlanych o charakterze losowym. Dolnośląskie Wydawnictwo Edukacyjne, Wrocław (2003)

    Google Scholar 

  • Janicki, A., Izydorczyk, A.: Komputerowe metody w modelowaniu stochastycznym. Modele w finansach, technice i biologii. Algorytmy numeryczne i statystyczne. Symulacja i wizualizacja zjawisko losowych. Wyd. Naukowo-Techniczne, Warsaw (2001)

    Google Scholar 

  • Kaczmarek, T.T.: Zarządzanie ryzykiem handlowym i finansowym dla praktyków. Ośrodek Doradztwa i Doskonalenia Kadr, Gdańsk (1999)

    Google Scholar 

  • Kaufmann, A., Gupta, M.M.: Introduction to Fuzzy Arithmetic: Theory and Applications. Van Nostrand Reinhold, New York (1985)

    Google Scholar 

  • Kirchner, T.B.: QS-CALC: An Interpreter for Uncertainty Propagation. Quatenary Software, Fort Collins CO (1992)

    Google Scholar 

  • Koleśnik, K., Huzar, Z., Fryżlewicz, Z.: Symulacja komputerowa. Wydawnictwo Politechniki Wrocławskiej, Wrocław (1976)

    Google Scholar 

  • Kowalski, Z., Kulczycka, J., Góralczyk, M.: Ekologiczna ocena cyklu życia procesów wytwórczych (LCA). Wydawnictwo naukowe PWN, Warsaw (2007)

    Google Scholar 

  • Łukaszewicz, R.: Dynamika Systemów Zarządzania. PWN, Warsaw (1975)

    Google Scholar 

  • Moore, R.E.: Interval Analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs/NJ (1966)

    Google Scholar 

  • Nadal, M., Kumar, V., Schumacher, M., Domingo, J.L.: Applicability of a Neuroprobabilistic integral risk index for the environmental management of polluted areas: a case study. Risk. Anal. 28(2), 271–286 (2008)

    Article  Google Scholar 

  • Naylor, T.H.: Modelowanie cyfrowe systemów ekonomicznych. PWN, Warsaw (1975)

    Google Scholar 

  • Neumaier, A.: Interval Methods for Systems of Equations. Cambridge University Press, Cambridge (1990)

    Google Scholar 

  • Öberg, T., Bergbäck, B.: A review of probabilistic risk assessment of contaminanted land. J. Soils. Sediments. 5, 213–224 (2005)

    Article  Google Scholar 

  • Polak, A.G., Mroczka, J., Zapaśnik, P.: Redukcja błędów systematycznych w pomiarach nieinwazyjnych z wykorzystaniem sztucznych sieci neuronowych. XII Konferencja Naukowa Biocybernetyka I Inżynieria Biomedyczna, Warsaw, 28–30/11/2001, 789–793 (2001)

    Google Scholar 

  • Polak, A.G.: Pomiary pośrednie wykorzystujace techniki modelowania matematycznego w badaniach układu oddechowego. Oficyna Wydwnicza Politechniki Wrocławskiej, Wroclaw (2007)

    Google Scholar 

  • Price, P.S., Su, S.H., Harrington, J.R., Keeman, R.E.: Uncertainty and variation in indirect exposure assessments: an analysis of exposure to tetrachlorodibenzo-p-dioxin from a beef consumptionpathway. Risk. Anal. 16, 262–277 (1996)

    Google Scholar 

  • Ripley, B.D.: Stochastic Simulation. Wiley, New Jersey (1987)

    Book  Google Scholar 

  • Róg, P.: Symulacja procesów produkcyjnych w warunkach niepewności probabilistycznej oraz rozmytej. http://zsiie.icis.pcz.pl/opisy_naszej_pracy/procesy_produkcyjne.html (2010). Accessed 31 May 2010

  • Sanga, R.N., Bartell, S.M., Ponce, R.A., Boischio, A.A.P., Joiris, C.R., Pierce, C.H., Faustmman, E.M.: Effects on uncertainties on exposure estimates to methylmercury: a Monte Carlo analysis of exposure biomarkers versus dietary recall estimation. Risk. Anal. 21, 859–868 (2001)

    Article  CAS  Google Scholar 

  • Seber, G.A.F.: The Estimation of Animal Abundance. Griffin, London (1973)

    Google Scholar 

  • Smith, R.: Use of Monte Carlo simulation for human exposure assessment at a superfund site. Risk. Anal. 14(4), 433–439 (2006)

    Article  Google Scholar 

  • Snopkowski, R.: Symulacja stochastyczna. AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraków (2007)

    Google Scholar 

  • Sokołowski, A.: O niewłaściwym stosowaniu metod statystycznych, pp. 5–14. Statystyka i Data Miting w Badaniach Naukowych. StatSoft, Warsaw-Kraków (2004)

    Google Scholar 

  • Springer, M.D.: The Algebra of Random Variable. Wiley, New York (1979)

    Google Scholar 

  • Stanisz, A.: Przystępny kurs statystyki z zastosowaniem STATYSTICA PL na przykładach medycyny, vol. 1. Statystyki podstawowe. StatSoft Polska Sp. z o.o, Kraków (2006)

    Google Scholar 

  • Zadeh, L.: Fuzzy sets as a basis for a theory of possibility. Fuzzy. Set. Syst. 1, 3–28 (1978)

    Article  Google Scholar 

  • Zdanowicz, R.: Modelowanie i symulacja procesów wytwarzania. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice (2002)

    Google Scholar 

  • Pawłowski, Z.: Statystyka matematyczna. PWN, Warszawa (1976)

    Google Scholar 

  • Wajs,W.: Modele statystyczne w medycynie. In Tadeusiewicz, R., Wajs, W. (eds.) AGH Uczelniane Wydawnictwa Naukowo-Dydaktyczne, Kraká;w (1999)

    Google Scholar 

  • Ryder, NB.: The Cohort as a Concept in the Study of Social Change. American Sociological Review, vol. 30, No. 6, 843–861 (1965)

    Google Scholar 

Download references

Author information

Authors and Affiliations

Authors

Corresponding author

Correspondence to Bogusław Bieda .

Rights and permissions

Reprints and permissions

Copyright information

© 2012 Springer-Verlag Berlin Heidelberg

About this chapter

Cite this chapter

Bieda, B. (2012). Introduction to Monte Carlo (MC) Method: Random Variables in Stochastic Models. In: Stochastic Analysis in Production Process and Ecology Under Uncertainty. Springer, Berlin, Heidelberg. https://doi.org/10.1007/978-3-642-28056-6_1

Download citation

Publish with us

Policies and ethics