3

Как правильно считать вероятности?

Подбрасываем монету, например, какова вероятность выпадения 2х орлов подряд из 4 попыток?

Когда задаешь подобный вопрос, то специалисты в комбинаторике, почему, начинают прикидывать, что всего успешных комбинаций 3: выпадение на позициях 1-2 2-3 3-4.... оорр роор рроо

Вроде как логично, но... почему они не учитывают, что при выпадении комбинация типа ооро тоже входит в множество, ибо и в этом случае мы достигли результата? А ведь учитывая все варианты расстановки, мы получим не 3 варианта, а 8!

Что не так в логике? Или что-то не так в постановке задачи?

Как получить эти 8 вариантов используя формулу?

Кроме оорр роор рроо подпадают под условие и варианты типа ооро ороо оооо и т.д.

подскажите логику и формулу расчета любого минимального количества подряд орла (k) из n попыток

9
  • 3
    Стоп-стоп! Сформулируйте задачу точно. Просто два орла подряд, или всего 2 орла, и оба подряд? Первое решение - если известно, что выпадает ровно 2 орла, то какова вероятность, что они выпадут подряд. Второе - ваше - просто какова вероятность получить при четырех бросках 2 орла подряд. И это - разные задачи... Какую именно задачу вы хотите решить?
    – Harry
    6 сен 2020 в 6:55
  • 4 раза подбросили минимум 2 подряд орла
    – moonfox
    6 сен 2020 в 6:59
  • Общей формулы для минимум 2 орлов подряд из n попыток достаточно? Или надо максимально общее для минимум k орлов из n попыток?
    – dIm0n
    6 сен 2020 в 8:45
  • вроде любого варианта достаточно для примера
    – moonfox
    6 сен 2020 в 9:06
  • @moonfox для примера да, но вы в комментариях указали "подбросили 134 раза какова вероятность выпадения орла минимум 5 раз", т.е. произвольные числа?
    – dIm0n
    6 сен 2020 в 9:13

3 ответа 3

3

Предложу вариант решения задачи "вероятность выпадения минимум 2 орлов подряд из n попыток".

Будем обозначать орла и решку o и p, последовательность выпадений орла и решки за n попыток словом длины n (например, opoop — подходящее слово длины 5).

Рассмотрим:

  • a_n — количество слов длины n, в которых нет 2 подряд орлов И которые оканчиваются на o (для n = 3 имеем a_n = 2: opo, ppo)

  • b_n — количество слов длины n, в которых нет 2 подряд орлов И которые оканчиваются на p (для n = 3 имеем b_n = 3: opp, pop, ppp)

Тогда заметим:

  1. a_n+1 = b_n, потому что получить количество слов длины n+1, в которых нет 2 подряд орлов И которые оканчиваются на o, можно только добавлением o к словам длины n. Добавить o, не получив 2 подряд o, можно только к словам, оканчивающимся на p

  2. b_n+1 = a_n + b_n, потому что получить количество слов длины n+1, в которых нет 2 подряд орлов И которые оканчиваются на p, можно только добавлением p к словам длины n. Добавить p, не получив 2 подряд o, можно как к оканчивающимся на o словам, так и к оканчивающимся на p словам

Рассмотрим сумму:

a_n + b_n = <используем 1> = b_n-1 + b_n = <используем 2> = b_n-1 + a_n-1 + b_n-1 = <ещё раз используем 2> = (a_n-2 + b_n-2) + (a_n-1 + b_n-1)

Внезапно, получили, что последовательность сумм является последовательностью Фибоначчи. Рассмотрев базовые случаи (F_1 и F_2), по индукции получаем, что a_n + b_n = F_n+2.

Тогда слова длины n, содержащие минимум 2 орла, находятся как все возможные слова (их 2^n) минус слова, в которых нет 2 подряд o (a_n + b_n = F_n+2).

Итоговая вероятность: (2^n - F_n+2) / 2^n.

Аналитически: (2^n - round(phi^n / sqrt(5)) / 2^n, где phi = (1 + sqrt(5)) / 2

Примеры:

  • для n = 4 получаем: (16 - 8) / 16 = 0.5

  • для n = 5 получаем: (32 - 13) / 32 = 0.59375

Для k орлов можно использовать последовательности Фибоначчи k-ого порядка, как указал участник @MBo в своём ответе. На Википедии как раз сказано, что "Последователь количеств строк из 0 и 1 длины m, содержащих не более n последовательных нулей, также является последовательностью Фибоначчи порядка n." и приводятся аналитические формулы для подсчёта членов таких последовательностей.

введите сюда описание изображения

0
3

Забавно, что именно это можно решать, как блондинка из анекдота - "1/2, или получим, или нет!" :) А если всерьез...

Решаем вашу задачу - 2 орла подряд из 4 выпадений. Проще всего просто расписать все варианты - их всего 16 - и посчитать:

oooo  ooop  oopo  oopp
opoo  opop  oppo  oppp
pooo  poop  popo  popp
ppoo  ppop  pppo  pppp

Как видите, нужных вариантов - 8. Итого - вероятность получить 2 орла подряд - 1/2.

Так просто и понятно, или вы хотите какое-то иное решение?...

Update

"По формуле"...

Для данного случая рассматриваем 2 орла начиная с 1, 2 и 3 выпадения. Вероятность такого выпадения - 1/4.

Для первого выпадения вероятность - 1/4.
Для второго выпадения вероятность 1/4, умноженная на вероятность, что первое выпадение решка (1/2) = 1/4*1/2 = 1/8.
Для третьего выпадения вероятность 1/4, умноженная на вероятность, что второе выпадение решка (1/2) = 1/4*1/2 = 1/8.
Итого общая вероятность = 1/4+1/8+1/8 = 1/2.

Так сойдет?

9
  • 1
    можно я процитирую вопрос? "как получить эти 8 вариантов используя формулу???"
    – Kromster
    6 сен 2020 в 7:09
  • @Kromster Какую именно формулу?
    – Harry
    6 сен 2020 в 7:09
  • та да, именно так я и расписал, а если я усложню задачу подбросили 134 раза какова вероятность выпадения орла минимум 5 раз подряд предлагаете расписать?
    – moonfox
    6 сен 2020 в 7:09
  • 1
    Было бы правильнее рассказать какая будет математическая формула, применимая для других аналогичных случаев, например, для 8 орлов подряд из 32 бросков. Как в общем случае посчитать, то что требуется топикстартеру.
    – Kromster
    6 сен 2020 в 7:12
  • 1
    Аналогично. Вероятность первых трех орлов - 1/8, вероятность вторых трех при условии, что первые 3 - не орлы - 1/8*1/2, итого в сумме 3/16.
    – Harry
    6 сен 2020 в 10:24
2

От противного: посчитаем, сколько вариантов длиной N не содержат двух орлов подряд.

Назовём эту функцию F(N)

Количество вариантов с последней решкой равно F(N-1) (решку можно добавить к любому хорошему варианту меньшей длины)

Количество вариантов с последним орлом равно F(N-2), т.к. их можно получить, только добавив ро к варианту с длиной, меньшей на 2.

Итого получается

F(N) = F(N-1) + F(N-2)

т.е. числа Фибоначчи. А искомый ответ для количества вариантов, содержащих два орла подряд хотя бы один раз:

O(N) =  2^N - Fib(N)

N   O(N)
1   0
2   1
3   3
4   8
5   19  

Для большего количества k орлов подобная (но более сложная) логика приведёт к использованию последовательностей Фибоначчи порядка k.

Например, для трёх орлов будет последовательность "трибоначчи"

1, 1, 2, 4, 7, 13, 24,

Например, для n=5 будет 32-24=8 вариантов с минимум тремя орлами, для n=4: 16-13=3 варианта

Для n=6,k=4 с использованием "тетраначчи" 64-56=8 вариантов

0

Ваш ответ

By clicking “Отправить ответ”, you agree to our terms of service and acknowledge that you have read and understand our privacy policy and code of conduct.

Всё ещё ищете ответ? Посмотрите другие вопросы с метками или задайте свой вопрос.