सिक्का-टॉस की एक श्रृंखला में सिर और पूंछ के पैटर्न को हिट करने के लिए समय लिया गया


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टेड में पीटर डोनली की बात से प्रेरित होकर , जिसमें उन्होंने चर्चा की कि सिक्के के टॉस की एक श्रृंखला में एक निश्चित पैटर्न को प्रदर्शित होने में कितना समय लगेगा, मैंने निम्न स्क्रिप्ट को आर। में दो पैटर्न 'एचटीटी' और 'राइट्स' को देखते हुए बनाया। गणना करता है कि इनमें से एक पैटर्न को हिट करने से पहले आपको औसतन कितना समय लगता है (यानी कितने सिक्के कम होते हैं)।

coin <- c('h','t')

hit <- function(seq) {
    miss <- TRUE
    fail <- 3
    trp  <- sample(coin,3,replace=T)
    while (miss) {
        if (all(seq == trp)) {
            miss <- FALSE
        }
        else {
            trp <- c(trp[2],trp[3],sample(coin,1,T))
            fail <- fail + 1
        }
    }
    return(fail)
}

n <- 5000
trials <- data.frame("hth"=rep(NA,n),"htt"=rep(NA,n))

hth <- c('h','t','h')
htt <- c('h','t','t')

set.seed(4321)
for (i in 1:n) {
    trials[i,] <- c(hit(hth),hit(htt))    
}
summary(trials)

सारांश आँकड़े निम्नानुसार हैं,

      hth             htt        
 Min.   : 3.00   Min.   : 3.000  
 1st Qu.: 4.00   1st Qu.: 5.000  
 Median : 8.00   Median : 7.000  
 Mean   :10.08   Mean   : 8.014  
 3rd Qu.:13.00   3rd Qu.:10.000  
 Max.   :70.00   Max.   :42.000 

बात में यह समझाया गया है कि सिक्का पैटर्न की औसत संख्या दो पैटर्न के लिए अलग होगी; जैसा कि मेरे अनुकरण से देखा जा सकता है। बात को कुछ समय देखने के बावजूद मैं अभी भी नहीं समझ पा रहा हूं कि ऐसा क्यों होगा। मैं समझता हूं कि 'hth' अपने आप ही ओवरलैप हो जाता है और सहज रूप से मुझे लगता है कि आप '' hth '' हिट 'की तुलना में जल्दी हिट करेंगे, लेकिन ऐसा नहीं है। अगर कोई मुझे यह समझा सकता है तो मैं वास्तव में इसकी सराहना करूंगा।

जवाबों:


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इस बारे में सोचें कि पहली बार क्या होता है जब आप एक एच द्वारा एक टी प्राप्त करते हैं।

केस 1: आप HTH की तलाश में हैं , और आपने पहली बार HT देखा है। यदि अगला टॉस H है, तो आप कर चुके हैं। यदि यह टी है, तो आप एक वर्ग में वापस आ सकते हैं: चूंकि पिछले दो टॉस टीटी थे, अब आपको पूर्ण एचटीएच की आवश्यकता है।

केस 2: आप HTT की तलाश में हैं , और आपने पहली बार HT को देखा है। यदि अगला टॉस टी है, तो आप कर रहे हैं। यदि यह एच है, तो यह स्पष्ट रूप से एक झटका है; हालाँकि, यह एक मामूली बात है क्योंकि अब आपके पास एच और केवल जरूरत-टीटी है। यदि अगला टॉस H है, तो इससे आपकी स्थिति और खराब नहीं होती है, जबकि T इसे और बेहतर बनाता है।

एक और तरीका रखो, 2 मामले में पहला एच जिसे आप देखते हैं वह आपको 1/3 रास्ता दिखाता है, और उस बिंदु से आपको कभी भी खरोंच से शुरू नहीं करना है। यह 1 के मामले में सच नहीं है, जहां एक टीटी आपके द्वारा की गई सभी प्रगति को मिटा देता है।


ओह, तो इस परिदृश्य में जब एक पैटर्न जीतता है तो सिक्का फटना बंद नहीं होता है! यह समझ आता है। इसने मुझे थोड़ी देर के लिए उलझन में डाल दिया (टेड बात को नहीं देखा) इसलिए मुझे लगा कि मैं दूसरों की मदद करने के लिए टिप्पणी करूंगा जो एक ही बात सोच रहे होंगे।

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मान लीजिए कि आपने सिक्का बार टॉस किया है और एक "HTH" पैटर्न (ओवरलैप सहित) देखें। अपेक्षित संख्या । लेकिन यह "HTT" के लिए भी । चूंकि ही ओवरलैप कर सकते हैं और "HTT" नहीं, आप "HTH" है, जो की पहली उपस्थिति के लिए उम्मीद समय बढ़ जाती है के साथ और अधिक का एकत्रीकरण उम्मीद करेंगे कर सकते हैं । n n एच टी एच एच टी एच8n+2nnएचटीएचएचटीएच

इसे देखने का एक और तरीका यह है कि "एचटी" तक पहुंचने के बाद, एक "टी" "एचटीएच" को वापस शुरू में भेज देगा, जबकि एक "एच" एक संभावित "एचटीटी" के लिए प्रगति शुरू करेगा।

तुम्हें पता है, कॉनवे एल्गोरिथ्म [मुझे लगता है कि] का उपयोग ओवरलैप को देखकर दो की उम्मीद बार बाहर काम कर सकते हैं: अगर पहले पैटर्न के उछालों पिछले से मेल , फिर जोड़ने के । तो "HTH" के लिए आपको उम्मीद के रूप में मिलते हैं और "HTT" के लिए आपको अपने सिमुलेशन की पुष्टि करते हुए मिलते हैं ।k 2 k 2 + 0 + 8 = 10 0 + 0 + 8 = 8कश्मीरकश्मीर2कश्मीर2+0+8=100+0+8=8

विषमता यहीं नहीं रुकती। यदि आपके पास दो पैटर्न के बीच एक दौड़ है, तो उनके पास पहले दिखाई देने की समान संभावना है, और जब तक उनमें से एक दिखाई नहीं देता है तब तक अपेक्षित समय ("एचटी" प्राप्त करने के लिए अपेक्षित समय से अधिक है, जिसके बाद उनमें से एक को दिखाना होगा) । 5

यह बदतर हो जाता है: पेनी के खेल में आप दौड़ के लिए एक पैटर्न चुनते हैं और फिर मैं एक और चुनता हूं। यदि आप "एचटीएच" चुनते हैं, तो मैं "एचएचटी" चुनूंगा और इसमें 2: 1 जीतने की संभावना होगी; यदि आप "HTT" चुनते हैं, तो मैं फिर से "HHT" चुनूंगा और अभी भी मेरे पक्ष में 2: 1 अंतर है। लेकिन अगर आप "एचएचटी" चुनते हैं तो मैं "टीएचएच" चुनूंगा और इसमें 3: 1 अंतर होगा। दूसरा खिलाड़ी हमेशा बाधाओं को पूर्वाग्रह कर सकता है, और सबसे अच्छा विकल्प सकर्मक नहीं है।


+1 पेनी के खेल के लिंक के लिए धन्यवाद; अधिक रातों की नींद :)
लाफ्रासु

प्रिय हेनरी, मैंने इस साइट पर एक समान प्रश्न पूछा , और यहां एक उत्तर खोजने के लिए कहा गया। मैंने पेनी के खेल को देखा, लेकिन फिर भी अपनी समस्या का समाधान नहीं कर सका। किसी भी तरह की सहायता को आभार समझेंगे।
सुपरऑनओयिंगयूसर 20

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मुझे चित्र बनाना पसंद है।

यहाँ छवि विवरण दर्ज करें

ये चित्र परिमित अवस्था ऑटोमेटा (FSAs) हैं। वे छोटे बच्चों के खेल (जैसे च्यूट और लैडर्स ) हैं जो क्रमशः "पहचानते हैं" या "स्वीकार" करते हैं एचटीटी और एचटीएच अनुक्रम, क्रमशः, सिक्का फ़्लिप के जवाब में एक नोड से दूसरे नोड में एक चाल चलकर। टोकन शीर्ष नोड पर शुरू होता है, एक तीर (लाइन i ) द्वारा इंगित किया गया है । सिक्के के प्रत्येक टॉस के बाद, टोकन को उस सिक्के के परिणाम (या तो एच या टी) के साथ लेबल किए गए किनारे पर दूसरे नोड में ले जाया जाता है (जिसे मैं क्रमशः "एच नोड" और "टी नोड" कहूंगा)। जब एक टर्मिनल नोड (कोई निवर्तमान तीर, हरे रंग में संकेतित) पर टोकन भूमि खेल खत्म हो गया है और एफएसए ने अनुक्रम स्वीकार कर लिया है।

प्रत्येक FSA को एक रेखीय ट्रैक की लंबवत प्रगति के रूप में सोचें। सिर और पूंछ के "दाएं" अनुक्रम को फेंकने से टोकन अपने गंतव्य की ओर बढ़ता है। "गलत" मान रखने से टोकन वापस हो जाता है (या कम से कम अभी भी खड़ा है)। टोकन सबसे उन्नत स्थिति के लिए सबसे हाल ही में tosses के लिए वापस। उदाहरण के लिए, लाइन ii पर HTT FSA एक सिर को देखने के बाद लाइन ii पर रहता है , क्योंकि वह सिर एक अंतिम HTH का प्रारंभिक अनुक्रम हो सकता है। यह करता है नहीं , शुरुआत करने के लिए सभी तरह से वापस जाने के लिए, क्योंकि वह प्रभावी रूप से यह पिछले सिर पूरी तरह उपेक्षा होगी।

इन दोनों खेलों की पुष्टि करने के बाद, वास्तव में दावा किए गए HTT और HTH के अनुरूप हैं, और लाइन द्वारा उनकी तुलना करते हैं, और अब यह स्पष्ट होना चाहिए कि HTH जीतना कठिन है । वे केवल III पर अपनी चित्रमय संरचना में भिन्न होते हैं , जहां एक एच एचटीटी को लाइन ii (और एक टी एक्सेप्ट) पर ले जाता है लेकिन, एचटीएच में, एक टी हमें लाइन आई (और एक एच एक्सेप्ट) पर वापस ले जाता है । एचटीएच खेलने में लाइन iii पर दंड एचटीटी खेलने में दंड की तुलना में अधिक गंभीर है।

यह मात्रा निर्धारित की जा सकती है। मैंने स्वीकृति के लिए अपेक्षित tosses की संख्या के साथ इन दोनों FSAs के नोड्स को लेबल किया है आइए हम इन नोड्स को "मान" कहते हैं। लेबलिंग द्वारा शुरू होता है

(1) स्वीकार्य नोड्स पर 0 का स्पष्ट मूल्य लिखना।

सिर की संभावना p (H) और पूंछ की संभावना 1 - p (H) = p (T) हो। (एक उचित सिक्के के लिए, दोनों संभावनाएं 1/2 बराबर हैं।) क्योंकि प्रत्येक सिक्का फ्लिप एक tosses की संख्या में जोड़ता है,

(2) एक नोड का मान एक से अधिक पी (एच) के बराबर होता है जबकि एच नोड के मूल्य पी (टी) के समय टी नोड के मूल्य के बराबर होता है।

ये नियम मूल्यों को निर्धारित करते हैं । यह सत्यापित करने के लिए एक त्वरित और सूचनात्मक अभ्यास है कि लेबल किए गए मान (उचित सिक्का मानकर) सही हैं। उदाहरण के रूप में, लाइन ii पर HTH के लिए मान पर विचार करें । नियम कहता है कि 8 का औसत 8 से अधिक होना चाहिए (लाइन I पर H नोड का मान ) और 6 (लाइन iii पर T नोड का मूल्य ): निश्चित रूप से पर्याप्त, 8 = 1 + (1/2) * * + (१/२) * ६। आप उदाहरण के रूप में चित्रण में शेष पांच मूल्यों की आसानी से जांच कर सकते हैं।


FSA दृष्टिकोण पेनी गेम (@Henry द्वारा उत्तर में) का विश्लेषण करने का एक शानदार तरीका है। मूल्यों को थोड़ा अलग तरीके से लेबल किया जाता है: एफएसए में अब प्रति पैटर्न नोड को स्वीकार करना है। अपने पैटर्न जीतने का मौका खोजने के लिए, इसके स्वीकार करने वाले नोड को 1 के साथ लेबल करें और अन्य सभी स्वीकार करने वाले नोड्स के साथ 0. किसी भी अन्य नोड पर मूल्य इसके एच और टी नोड्स के मूल्यों के औसत के बराबर है। (यूनिक) स्टार्ट नोड का मान जीतने का मौका है।
whuber

0

@gung कि पकड़ने के लिए धन्यवाद। मैंने उदाहरण तय किया। हालांकि, वहाँ आंकड़ा में कोई गलती है: यह 2. से, लाइन iii पर HTT का मूल्य की तरह दिखता है बल्कि 4 होना चाहिए
whuber

4

कुछ बेहतरीन जवाब। मैं थोड़ा अलग व्यवहार करना चाहूंगा, और काउंटर-इंटूटिविटी के प्रश्न को संबोधित करूंगा। (मैं काफी सहमत हूं, BTW)

यहां बताया गया है कि मैं इसका कैसे अर्थ निकालता हूं। "एच" और "टी" अक्षरों से मिलकर, पेपर टेप पर मुद्रित यादृच्छिक अनुक्रमिक सिक्का-टॉस परिणामों के एक स्तंभ की कल्पना करें।

मनमाने ढंग से इस टेप के एक भाग को फाड़ दें, और एक समान प्रतिलिपि बनाएं।

किसी दिए गए टेप पर, अनुक्रम HTH और अनुक्रम HTT प्रत्येक के रूप में अक्सर होता है, अगर टेप काफी लंबा है।

लेकिन कभी-कभी HTH इंस्टेंसेस एक साथ चलेंगे, यानी HTHTH। (या कभी-कभार HTHTHTH)

यह ओवरलैप HTT के उदाहरणों के साथ नहीं हो सकता है।

सफल परिणामों की "धारियों" को बाहर निकालने के लिए एक हाइलाइटर का उपयोग करें, एक टेप पर एचटीएच और दूसरे पर एचटीटी। ओवरलैप के कारण एचटीएच धारियों में से कुछ छोटी होंगी। नतीजतन, उन दोनों के बीच अंतराल, औसतन, अन्य टेप की तुलना में थोड़ा लंबा होगा।

यह एक बस की प्रतीक्षा करने जैसा है, जब औसतन हर पांच मिनट में एक होता है। यदि बसों को एक-दूसरे को ओवरलैप करने की अनुमति दी जाती है, तो अंतराल औसतन पांच मिनट से अधिक लंबा होगा, क्योंकि कुछ समय बाद दोनों एक साथ चलेंगे।

यदि आप एक मनमाने समय पर पहुंचते हैं, तो आप अगले (आप, पहले) बस के लिए थोड़ी देर इंतजार करेंगे, अगर उन्हें ओवरलैप करने की अनुमति है, तो औसतन।


2

मैं इस पूर्णांक मामले में अंतर्ज्ञान के लिए देख रहा था (जैसा कि मैं रॉस के परिचय के माध्यम से स्लोगन कर रहा हूँ। संभाव्यता मॉडल के लिए)। इसलिए मैं पूर्णांक मामलों के बारे में सोच रहा था। मुझे यह मदद मिली:

बी

=बीपी(बी~)=0

बीपी(बी~)0

इसलिए, मुझे कल्पना करने दें कि मेरे पास अगले ड्रॉ पर पैटर्न खत्म करने का मौका है। मैं अगला प्रतीक आकर्षित करता हूं और यह पैटर्न को पूरा नहीं करता है। यदि मेरा पैटर्न ओवरलैप नहीं होता है, तो तैयार किया गया प्रतीक अभी भी मुझे पैटर्न को फिर से शुरू करने की अनुमति दे सकता है।

एक ओवरलैप के मामले में, मेरे आंशिक पैटर्न को खत्म करने के लिए जिस प्रतीक की आवश्यकता थी, वह प्रतीक के समान था, जैसा कि मुझे पुनर्निर्माण शुरू करने की आवश्यकता होगी। इसलिए मैं या तो नहीं कर सकता, और इसलिए निश्चित रूप से फिर से निर्माण शुरू करने के मौके के लिए अगले ड्रॉ तक इंतजार करना होगा।

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