Identifying Data 2022/23
Subject (*) Statistical Simulation Code 614493122
Study programme
Mestrado Universitario en Técnicas Estadísticas (Plan 2019)
Descriptors Cycle Period Year Type Credits
Official Master's Degree 2nd four-month period
First Optional 5
Language
Spanish
Teaching method Hybrid
Prerequisites
Department Matemáticas
Coordinador
Fernández Casal, Rubén
E-mail
ruben.fcasal@udc.es
Lecturers
Fernández Casal, Rubén
E-mail
ruben.fcasal@udc.es
Web http://rubenfcasal.github.io/simbook
General description Se pretende que el alumno adquiera destreza en la identificación de problemas reales que pueden ser resueltos mediante simulación y su resolución en la práctica. Para ello se tratará de que el alumno conozca el funcionamiento de los principales algoritmos de generación de números aleatorios uniformes, así como de métodos generales y específicos para simular distintas distribuciones de probabilidad (tanto discretas como continuas y en el caso uni o multidimensional). También se pretende que el alumno conozca las principales aplicaciones de la simulación (especialmente en inferencia estadística), las ventajas y limitaciones de esta metodología y algunas de las técnicas más utilizadas.

Study programme competencies
Code Study programme competences
A16 CE1 - Coñecer, identificar, modelar, estudar e resolver problemas complexos de estatística e investigación operativa, nun contexto científico, tecnolóxico ou profesional, xurdidos en aplicacións reais.
A18 CE3 - Adquirir coñecementos avanzados dos fundamentos teóricos subxacentes ás distintas metodoloxías da estatística e a investigación operativa, que permitan o seu desenvolvemento profesional especializado.
A19 CE4 - Adquirir as destrezas necesarias no manexo teórico-práctico da teoría de probabilidade e as variables aleatorias que permitan o seu desenvolvemento profesional no eido científico/académico, tecnolóxico ou profesional especializado e multidisciplinar.
A20 CE5 - Profundizar no coñecemento dos fundamentos teórico-prácticos especializados de modelado e estudo de distintos tipos de relacións de dependencia entre variables estatísticas.
A21 CE6 - Adquirir coñecementos teórico-prácticos avanzados de distintas técnicas matemáticas, orientadas específicamente á axuda na toma de decisións, e desenvolver a capacidade de reflexión para avaliar e decidir entre distintas perspectivas en contextos complexos.
A23 CE8 - Adquirir coñecementos teórico-prácticos avanzados das técnicas destinadas á realización de inferencias e contrastes relativos a variables e parámetros dun modelo estatístico, e saber aplicalos con autonomía suficiente nun contexto científico, tecnolóxico ou profesional.
A24 CE9 - Coñecer e saber aplicar con autonomía en contextos científicos, tecnolóxicos ou profesionais, técnicas de aprendizaxe automático e técnicas de análise de datos de alta dimensión (big data).
A25 CE10 - Adquirir coñecementos avanzados sobre metodoloxías para a obtención e o tratamento de datos derivados de distintas fuentes, como enquisas, internet, ou entornos “na nube".
B1 CB6 - Posuír e comprender coñecementos que acheguen unha base ou oportunidade de ser orixinais no desenvolvemento e/ou aplicación de ideas, a miúdo nun contexto de investigación
B2 CB7 - Que os estudantes saiban aplicar os coñecementos adquiridos e a súa capacidade de resolución de problemas en ámbitos novos ou pouco coñecidos dentro de contextos máis amplos (ou multidisciplinares) relacionados coa súa área de estudo
B3 CB8 - Que os estudantes sexan capaces de integrar coñecementos e enfrontarse á complexidade de formular xuízos a partir dunha información que, sendo incompleta ou limitada, inclúa reflexións sobre as responsabilidades sociais e éticas vinculadas á aplicación dos seus coñecementos e xuízos
B4 CB9 - Que os estudantes saiban comunicar as súas conclusións e os coñecementos e razóns últimas que as sustentan a públicos especializados e non especializados dun modo claro e sen ambigüidades
B5 CB10 - Que os estudantes posúan as habilidades de aprendizaxe que lles permitan continuar estudando dun modo que haberá de ser en gran medida autodirixido ou autónomo.
B17 CG1 - Coñecer, comprender e saber aplicar os principios, metodoloxías e novas tecnoloxías na estatística e a investigación operativa en contextos científico/académicos, tecnolóxicos ou profesionais especializados e multidisciplinares, así como adquirir as destrezas e competencias descritas nos objectivos generales do título.
B18 CG2 - Desenvolver autonomía para identificar, modelar e resolver problemas complexos da estatística e da investigación operativa en contextos científico/académicos, tecnolóxicos ou profesionais especializados e multidisciplinares.
B19 CG3 - Desenvolver a capacidade para realizar estudos e tarefas de investigación e transmitir os resultados a públicos especializados, académicos e xeneralistas.
B20 CG4 - Integrar coñecementos avanzados e enfrontarse á toma de decisións a partir de información científica e técnica.
B21 CG5 - Desenvolver a capacidade de aplicación de algoritmos e técnicas de resolución de problemas complexos no eido da estatística e a investigación operativa, manexando o software especializado axeitado.
C11 CT1 - Desenvolver firmes capacidades de razoamento, análise crítica e autocrítica, así como de argumentación e de síntese, contextos especializados e multidisciplinais.
C12 CT2 - Desenvolver destrezas avanzadas no manexo de Tecnoloxías da Información e a Comunicación (TIC), tanto para a obtención de información como para a difusión do coñecemento, nun ámbito científico/académico, tecnolóxico ou profesional especializado e multidisciplinar.
C13 CT3 - Ser capaz de resolver problemas complexos en novos escenarios mediante a aplicación integrada dos coñecementos.
C14 CT4 - Desenvolver unha sólida capacidade de organización e planificación do estudo, asumindo a responsabilidade do seu propio desenvovemento profesional, para a realización de traballos en equipo e de xeito autónomo.
C15 CT5 - Desenvolver capacidades para o aprendizaxe e a integración no traballo en equipos multidisciplinais, nos ámbitos científico/académico, tecnolóxico e profesional.

Learning aims
Learning outcomes Study programme competences
Conocer los fundamentos de la simulación estadística. AC16
AC18
AC19
AC20
AC21
AC23
AC24
AC25
BJ1
BJ2
BJ3
BJ4
BJ5
BJ17
BJ18
BJ19
BJ20
BJ21
CJ11
CJ12
CJ13
CJ14
CJ15
Saber generar los principales modelos de probabilidad tanto unidimensionales como multidimensionales. AC16
AC18
AC19
AC20
AC21
AC23
AC24
AC25
BJ1
BJ2
BJ3
BJ4
BJ5
BJ17
BJ18
BJ19
BJ20
BJ21
CJ11
CJ12
CJ13
CJ14
CJ15
Conocer y saber usar de forma autónoma el software necesario para aplicar los métodos de simulación al análisis de problemas reales en contextos multidisciplinares. AC16
AC18
AC19
AC20
AC21
AC23
AC24
AC25
BJ1
BJ2
BJ3
BJ4
BJ5
BJ17
BJ18
BJ19
BJ20
BJ21
CJ11
CJ12
CJ13
CJ14
CJ15

Contents
Topic Sub-topic
1. Introducción. Conceptos básicos: sistema real, modelo, experimentación real y simulación. Ventajas e inconvenientes de la simulación. Tipos de números aleatorios: puros, pseudo-aleatorios y cuasi-aleatorios. Números aleatorios en R.
2. Generación de números pseudoaleatorios. Propiedades deseables de un generador de números pseudoaleatorios uniformes. Métodos de los cuadrados medios y de Lehmer. Métodos congruenciales. Análisis de la calidad de un generador.
3. Análisis de los resultados de simulación. Diagnosis de la convergencia. Estimación de la precisión. Determinación del número de generaciones. Problemas de estabilización y dependencia.
4. Simulación de variables continuas. Método de inversión. Método de aceptación/ rechazo y variantes. Ejemplos de métodos específicos para generación de distribuciones notables.
5. Simulación de variables discretas. Método de la transformación cuantil. Algoritmos basados en búsqueda secuencial.
Método de la tabla guía. Método de Alias. Cálculo directo de la función cuantil. Ejemplos de métodos específicos para generación de distribuciones discretas notables.
6. Simulación de distribuciones multidimensionales. Método de aceptación/rechazo. Métodos basados en la factorización de la matriz de covarianzas. Método de las distribuciones condicionadas. Simulación condicional e incondicional. Simulación basada en cópulas. Simulación de distribuciones multivariantes discretas.
7. Aplicaciones de la simulación en Inferencia Estadística. Distribución en el muestreo. Intervalos de confianza. Contrastes de hipótesis. Comparación de estimadores. Introducción al remuestreo Bootstrap.
8. Integración y Optimización Monte Carlo. Integración Monte Carlo. Muestreo de importancia. Optimización Monte Carlo. Temple simulado. Algoritmos genéticos de optimización.
9. Técnicas de reducción de la varianza. Variables antitéticas. Números aleatorios comunes. Muestreo estratificado. Variables de control. Condicionamiento.
10. Introducción a los métodos de cadenas de Markov Monte Carlo. Muestreo de Gibbs. Algoritmo Metropolis Hastings. Diagnosis de un algoritmo MCMC.

Planning
Methodologies / tests Competencies Ordinary class hours Student’s personal work hours Total hours
Guest lecture / keynote speech A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B5 B17 B18 B20 B21 C11 C12 C13 20 30 50
ICT practicals A16 A19 A24 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 B21 C11 C12 C13 C14 C15 7 10.5 17.5
Seminar A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 B21 C11 C12 C13 C14 C15 7 10.5 17.5
Problem solving A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 C11 C12 C13 C14 C15 1 10 11
Objective test A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 B21 C11 C12 C13 3 17 20
 
Personalized attention 9 0 9
 
(*)The information in the planning table is for guidance only and does not take into account the heterogeneity of the students.

Methodologies
Methodologies Description
Guest lecture / keynote speech Sesiones expositivas, en las que los presentarán conceptos y/o procedimientos, aportando información básica necesaria para entender una perspectiva teórica o un procedimiento práctico, promoviendo la participación del estudiantado.
ICT practicals Sesiones interactivas de prácticas de laboratorio (informática) o de resolución de problemas, donde los docentes apoyarán y supervisarán la puesta en práctica de los conocimientos adquiridos por parte del alumnado.
Seminar Actividades de aprendizaje colaborativo, en las que los docentes coordinarán la realización de trabajos en grupo.
Problem solving Actividades de aprendizaje autónomo, en las que los docentes guiarán la realización de trabajos individuales por parte del alumnado.
Objective test Prueba escrita para la evaluación del aprendizaje que constará de una parte teórica y de otra práctica.

Personalized attention
Methodologies
Guest lecture / keynote speech
ICT practicals
Objective test
Seminar
Problem solving
Description
Atención al alumno tanto durante el desarrollo de las clases como en los horarios de tutorías.

Assessment
Methodologies Competencies Description Qualification
Guest lecture / keynote speech A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B5 B17 B18 B20 B21 C11 C12 C13 Avaliaranse os coñecementos adquiridos mediante a realización dunha proba escrita. 30
ICT practicals A16 A19 A24 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 B21 C11 C12 C13 C14 C15 Avaliaranse os coñecementos adquiridos mediante a realización dunha proba escrita. 30
Seminar A16 A18 A19 A20 A21 A23 A24 A25 B1 B2 B3 B4 B5 B17 B18 B19 B20 B21 C11 C12 C13 C14 C15 Presentación dos traballos resoltos. 40
 
Assessment comments

Sources of information
Basic Cao, R. (2002). Introducción a la simulación y a la teoría de colas. Netbiblo
Robert, C.P. y Casella G. (2010). Introducing Monte Carlo Methods with R. Springer
Jones, O., Maillardet, R. y Robinson A. (2009). Introduction to Scientific Programming and Simulation Using R. CRC
Gentle, J.E. (2003). Random number generation and Monte Carlo methods. Springer-Verlag
Fernández-Casal, R. y Cao, R. (2022). Simulación Estadística. https://rubenfcasal.github.io/simbook

Complementary Bratley, P. (1990). A guide to simulation. Springer-Verlag
Evans, M. y Swartz, T. (2000). Approximating integrals via Monte Carlo and . Oxford University Press
Robert, C.P. y Casella, G. (2004). Monte Carlo statistical methods. Springer-Verlag
Devroye, L. (1986). Non-uniform random variate generation. Springer-Verlag
Ross, S.M. (1999). Simulación. Prentice Hall
Ripley, B.D. (1987). Stochastic Simulation. Wiley


Recommendations
Subjects that it is recommended to have taken before

Subjects that are recommended to be taken simultaneously

Subjects that continue the syllabus

Other comments


(*)The teaching guide is the document in which the URV publishes the information about all its courses. It is a public document and cannot be modified. Only in exceptional cases can it be revised by the competent agent or duly revised so that it is in line with current legislation.