Meillä on ympyrän muotoinen tikkataulu, jonka säde on 1. Heitosta saatava tulos määräytyy tikan etäisyydestä keskipisteestä ja on väliltä [0, 1] (ulkoreuna=0, keskipiste=1). Pistetulos on siis jatkuva. Oletetaan, että Pelaaja osuu varmasti tauluun ja hän on sen verran hyvä heittäjä, että itseasiassa jokainen pistetulos väliltä [0, 1] on yhtä todennäköinen, ts. pistetulos on tasajakautunut välillä [0, 1] (ks. Huom).
Pelaaja heittää tikkaa niin kauan kunnes heittojen yhteenlaskettu tulos on vähintään 1. Mikä on odotusarvo heittojen määrälle?
-----------------
(Huom, jos itse kaksiulotteinen heitto olisi tasajakautunut ympyrään, niin pistetulos ei olisi tasajakautunut vaan pienemmät tulokset olisivat todennäköisempiä (pdf taitaisi olla 2-2x, x∈[0, 1]). Oletus pelaajan heittotaidosta, joka "korjaa" heittotuloksen tasajakautuneeksi helpottaa laskuja. Saa toki miettiä myös tätä tapausta ja miksei muunkinlaisia jakaumia pistetulokselle.)
Tikanheitto-odotusarvo
14
632
Vastaukset
- Kanootti3
Tämä on aika mukava tehtävä ja ratkaisu erittäin sievä :-). Netistä löytyy ratkaisuja mutta kannattaa kokeilla itse.
Oma ratkaisuni, joka on kenties hieman erikoinen ja siinä on ehkä yksi epätarkkuus mutta oikeaan vastaukseen se kuitenkin päätyy:
http://aijaa.com/pcFXlI - näin_meillä
Jos minä heitän tikkaa, ei minulla ole siinä mitään odotusarvoa.
- Kanootti3
No sinullahan erikoinen taulu on. Siinä täytyy olla rajoittamattomattomia pistearvoja, jotta odotusarvoa ei ole olemassa (jotta se ei suppene).
Tai no, helppohan se on sopia, että (keskipisteestä saa äärettömän ja) pisteluku kasvaa tarpeeksi nopeasti lähestyttäessä keskipistettä, jolloin odotusarvon integraali ei suppene.
- sanoisin.näin
Jos heittää viisi heittoa, niin 99 % varmuudella summa > 1.
- Kanootti3
Totta. Tn on 0.99166666....
- epätietoinenmies1
En ymmärtänyt tehtävää.
"Heitosta saatava tulos määräytyy tikan etäisyydestä keskipisteestä ja on väliltä [0, 1] (ulkoreuna=0, keskipiste=1)."
Siis jos heitän keskipisteeseen, niin etäisyys keskipisteestä on 0 mutta kuitenkin keskipiste=1? Jos heitän reunaan, niin etäisyys keskipisteestä on 1. Eli pitäisi tähdätä lähelle reunaa, jolloin pistemäärä maksimoituu. Onko tämä oikein vai onko kyseessa kuitenkin, että pistemäärä on sama kuin pisteen lyhin etäisyys tikkataulun kehältä, jolloin pistemäärä on sitä suurempi mitä lähemmäksi keskipistettä heittää?- Kanootti3
Pistemäärä on 1 - tikan etäisyys keskipisteestä.
Joo, ehkä vähän huonosti sanottu tuo "määräytyy". Kyllähän se siitä määräytyy mutta ei ole suoraan se etäisyys vaan juurikin tuo 1-etäisyys. Voitaisiin myös sopia taulun ulkopuolelle osuville pistemääräksi nolla, niin kuin on tavallista, mutta oletettiin, että pelaaja osuu aina tauluun todennäköisyydellä yksi.
Lisäoletus pelaajan osumistodennäköisyydestä, joka on sellainen, että pistemäärä on tasajakautunut (eli luultavasti pdf:ltään 1/(2-2x), x∈(0, 1] ) voidaan korvata, sillä että taulu onkin yksiulotteinen (pistemäärä määräytyy vain poikkeamasta esim. sivusuunnassa).
Jos tuo tarinantyngäksi keksimäni tikkatauluhommeli hämää, niin tehtävähän pohjimmiltaan on vain seuraava:
Kuinka monta riippumatonta [0, 1]-tasajakautunutta satunnaismuuttujaa täytyy odotusarvoisesti summata, jotta summa on yli 1.
- Kanootti3
Lisätehtävä: Mikä on viimeisen heitetyn tikan pistetuloksen odotusarvo? Viimeinen tikka on siis se jolla mennään kokonaispisteissä yli ykkösen.
Onnistuin tämänkin ratkaisemaan samalla menetelmällä (Markovin ketjut, joihin olen nyt jostain syystä tykästynyt että koitan niillä ratkaista kaikki tehtävät ja näyttäähän nuo toimivan :)). Tuli kyllä aika pitkät laskut. Osaa kaavoista en perustellut kun olin huomannut ne kokeilemalla (esim. esiintyvän matriisin B=RN alkioiden kaava mutta taitaisi se geometrisella summalla tulla myös todistettua). Koska tästäkin tuli oikea vastaus, luotan että ne on suurinpiirtein oikein. Vaikkakin, siinä on raja-arvon otto joten jotkut virheet saattavat kadota siinä :D).
Täällä siis ratkaisuni:
http://aijaa.com/DlJZTqtractor kirjoitti:
Leikitkö fiksua fyssapalstalla?
Ai matikkapalstahan tämä olikin, sitä suuremmalla syyllä kysyn
- Kanootti3
Laitetaan nyt täydellisyyden vuoksi tähän vielä "perus"-ratkaisu.
Olkoon X = "heittojen määrä". Käytetään E[X]:n laskemiseksi yleistää kikkaa, jolla voi laskea arvoja 0,1,2,3... ottavan satunnaismuuttujan odotusarvon:
E[X] = summa_{k=0}^\infty P(X>k)
(Tämä tulee siitä, että kyseisessä summassa on termi P(X=m) m kertaa.)
Merkitään heitolla i saatavaa pistetulosta H_i ja olkoon S_n = H_1 ... H_n.
Todennäköisyys P(X>k) = P(S_k < 1), joka saadaan integraalina (tai k-simpleksin mittana)
\int_0^1 \int_0^{1-x_1} ... \int_0^{1-x_1-x_2-...-x_{k-1}} 1 dx_n....dx_1
= 1/k!
Siis E[X] = summa_{k=0}^\infty 1/k! = e.
Osaisiko joku selittää tällaisella vastaavalla tavalla laskettuna lisäkysymyksen ratkaisun. Olen katsonut sen todistusta netistä, mutta en oikein ymmärtänyt sitä.
Esim. täältä olen katsonut:
https://mindyourdecisions.com/blog/2014/04/07/monday-puzzle-the-straw-that-broke-the-camels-back/
Erityisesti tuo kohta "So our expression is the following...." ihmetyttää. Miten päätellään että noin saadaan X:n pdf? No, tulos normaalijautuu tuon ensimmäisen heiton ympärille.
Please, älkää pakottako kirjoittamaan yhtälöä tänne. Minun Unicodeni ovat hakusessaSiis tyyliin: z ~ exp -(x^2 y^2)
Kaikki binaarinen satunnaisuus menee samalla tavalla.
Ns. Kellokäyrä
Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.
Luetuimmat keskustelut
Medvedev: Suomi tuhoutuu ydinsodassa ensimmäisenä
Venäjän ydinaseilla on lyhyin matka Suomeen, joten ydinsodassa Suomi tuhoutuu heti sodan alkuminuuteilla, muilla mailla6632498Hotellille löytyi ostaja....
Tämän päivän Kainuun Sanomissa oli uutinen, että pesänhoitajan mukaan Hotelli Kainuu myydään ensiviikolla. Hieno homma,301236- 1091148
Saana airola ja. muusikko spekulaatiota
Saara airolan kirja muusikko mies. Oisko redrama tai lauri tähkä? Saana oli 13 v vuonna 2014 Tekoäly sanoo : tähkä Julki111073- 93955
Onko se loukkaavaa
Kun joka kerta tuijotan sun peppua. En mahda sille mitään, että se vangitsee katseeni. Pohdin vain että ei minusta ole k104915Jos saisit palata takaisin johonkin vuoteen
Mikä vuosi se olisi? Ja mitä siinä hetkessä tapahtuisi?101863Mitäs peitsarissa on tapahtunut eilen illalla
Mikkelissä iso poliisioperaatio https://www.iltalehti.fi/kotimaa/a/39ef020c-2d81-4d72-b720-651f458ba3e236795Onko kaivattusi seinäruusu?
Kun hän saapuu paikalle, huomaako kukaan, vai kääntyvätkö päät? Onko se hyvä vai huono juttu? Oletko sinä huomattu vai50769- 64741