Pikkujoulutehtävä - onko ratkaisua?

Johtaja Örisevä saapuu taksilla pisteeseen, joka kohtisuoraan etelään 10 metrin päässä kotiovesta. Hän lähtee liikkeelle ja ottaa kaksi puolen metrin askelta minuutissa satunnaisesti etelään, itään tai länteen, tai pohjoiseen sattuessaan neljä askelta kahdessa minuutissa tähän suuntaan. Kauanko kestää todennäköisimmin päästä kotiovelle?
651
Äänestä

Muut lukivat myös

Vastaukset 6

Vanhimmat

Aika huonosti määritelty tehtävä. Mitä tarkoittaa todennäköisimmin: todennäköisyysjakauman huippua, >50 % todennäköisyyttä vai jotain muuta? Mitä jos on metrin päässä kotiovesta ja sitten ottaa neljä askelta eteen, menee oven läpi? Kannattaisi ensin harjoitella yksidimensioisella eli askelia vain eteen- tai taaksepäin.

Äänestä

Yritetään määritellä tehtävä hieman tarkemmin. Kulkijamme siis periaatteessa kulkee neliöiden muodostamassa ruudukossa (vrt. ruutupaperi) kulmapisteestä toiseen ruudukon viivoja pitkin. Yksinkertaisuuden vuoksi oletetaan, että kotitalon seinä on äärettömän pitkä ruudukon viiva itä-lansi-suunnassa. Seinästä etelään alue ulottuu äärettömyyteen.
Alkutilanteessa ollaan a askelta etelään kotiovesta. Kulkija siirtyy yhdellä askeleella neljään pääsuuntaan kuhunkin todennäköisyydellä 1/4. Jos hän törmää talon seinään, niin hän jatkaa todennäköisyyksillä 1/3 itään, länteen tai etelään. Toinen mahdollisuus olisi, että hän seinään törmätessään pomppaa yhden askeleen takaisin etelään.
Vaellus loppuu, jos kulkija kohtaa kotioven.

Kysymyksiä. Millä todennäköisyydellä kulkija löytää kotiin joskus? Tämä on ilmeisesti suurempi kuin (1/4)^a. Tarvittavien askelten jakaantuma, keskiarvo jne.

Kyseessä on siis tyypillinen 2-ulotteinen random walk-ongelma, jota on kyllä paljon tutkittu. Varsinaiset todennäköisyysteoreetikot voinevat sanoa tästä ongelmasta enemmän.

Äänestä
  • Todennäköisyys että löytää joskus kotiin on käsittääkseni 1 jos mitään rajoituksia ei ole, edes maailmankaikkeuden ikä.

    Äänestä

Kyllä tuohon ratkaisu on, koska juhlija etenee enemmän oikeaan suuntaan kuin muihin. Seinä pitäisi kyllä olettaa ääretömän leveäksi ja ovi metrin levyiseksi. Mahdollisten ja suotuisten reittien laskemiseen voisi joku harrastaja varmaan konstruoida algoritmin; käsin laskeminen on toivotonta, ellei jostain löydy yksinkertaista johdettua kaavaa. Seinään törmätessä on tie tietenkin tukossa ja seuraavat kaksi askelta mahdollisia vain kolmeen suuntaan.

Äänestä
  • Ei minun mielestäni etene enemmän oikeaan suuntaan. Joka askelvalinnalla on tn 1/4 edetä oikeaan (siis seinän) suuntaan 2 m ja tn 3/4 edetä muihin suuntiin yhteensä 3 m.

    Äänestä

Wikipedia kertoo seuraavaa satunnaiskulusta: "Will the drunkard ever get back to his home from the bar? This is the 2-dimensional equivalent of the level crossing problem discussed above. It turns out that he almost surely will in a 2-dimensional random walk, but for 3 dimensions or higher, the probability of returning to the origin decreases as the number of dimensions increases. In 3 dimensions, the probability decreases to roughly 34%."

Eli 2-ulotteiseea satunnaiskulussa perille pääsy ennemmin tai myöhemmin on teoriassa lähes varmaa mutta ei suuremmissa dimensioissa.

Äänestä

Kommentoi aloitusta


Aimo_Sonni kirjoitti:

Johtaja Örisevä saapuu taksilla pisteeseen, joka kohtisuoraan etelään 10 metrin päässä kotiovesta. Hän lähtee liikkeelle ja ottaa kaksi puolen metrin askelta minuutissa satunnaisesti etelään, itään tai länteen, tai pohjoiseen sattuessaan neljä askelta kahdessa minuutissa tähän suuntaan. Kauanko kestää todennäköisimmin päästä kotiovelle?

Anonyymi
5000

Ilmoita asiaton sisältö

  • Sisältää materiaalia, joka on loukkaavaa, herjaavaa, rasistista, uhkailevaa tai ahdistelevaa.

  • Materiaali sisältää nimiä, yhteystietoja tai muita henkilökohtaisia tietoja. Julkisuuden henkilöistä, julkisissa viroissa toimivista ihmisistä sekä yritysten vastuuhenkilöistä saa keskustella työhön liittyen. Myös yksityiselämään liittyvistä asioista voi keskustella siltä osin, kuin niistä on julkisesti kerrottu.

  • Sisältää lapsille haitallista tai heiltä kiellettyä materiaalia. Seksuaalinen sisältö on sallittua aiheeseen tarkoitetuilla palstoilla, joiden ikäraja on 18 vuotta.

  • Lainvastaista sisältöä voi olla mm. yksityiselämää loukkaavan tiedon levitys, kiihottaminen kansanryhmää vastaan, laiton uhkaaminen, alaikäisiin liittyvä seksuaalinen sisältö/grooming, petokset, identiteettivarkaudet, kunnianloukkaukset ja tekijänoikeusrikkomukset.

  • Sisältö ei liity palstan tai keskusteluketjun aiheeseen.

  • Viesti ei ole suomea tai ruotsia (pl. International Forums), se sisältää mainontaa, se sisältää tekijänoikeuksin suojattua materiaalia, se on massapostitus tai jokin muu syy.

Jaa keskustelu