Binäärijonojen ykkösputket

Väritetään n:n peräkkäisen ruudun rivistä osa mustiksi ja lasketaan millaiset putket väritettyjä tuli. Esim (1=väritetty, 0=tyhjä):

0110010111 ---> [2, 1, 3]

Kutsutaan tätä putkien pituuksista koottua vektoria värityksen putkityypiksi.

a) Kuinka monta erilaista putkityyppiä voidaan n:n ruudun rivistä muodostaa?
b) Olkoon rivin pituus n. Kuinka moni eri väritys tuottaa putkityypin [k1, k2, ..., k_m]?

6

66

    Vastaukset

    Anonyymi (Kirjaudu / Rekisteröidy)
    5000
    • Anonyymi

      Joo. Kaljalla on ihmeitä tekevä voima.

    • Kutsutaan putkityyppiä (ja väritystä) maksimaaliseksi, jos siinä mitään putkea ei voi pidentää yhdistämättä putkia.
      Esim. 11011101 on maksimaalinen, mutta 10011 ei ole, sillä se voidaan pidentää 10111:ksi tai 11011.
      Toisin sanoen jokaisen putken välissä on tasan yksi tyhjä ja päissä ei ole tyhjiä. Tämä voidaan putkityypille [k1, k2,..., km] myös ilmaista yhtälöllä

      m - 1 k1 k2 ... km = n

      Olkoon n edelleen rivin pituus. Valitaan putkityyppi satunnaisesti. Huom! ei siis väritystä vaan valitaan mahdollisten putkityyppien tasajakaumasta. Kysymys kuuluu:

      c) Mikä on todennäköisyys että tyyppi on maksimaalinen? Mitä lukua tämä lähenee, kun n menee äärettömään?

      Otetaan sitten väritysten tasajakauma ja kysytään:

      d) Mikä on värityksen pisimmän putken odotusarvo.

      Voidaanhan tämä toki kysyä myös putkityyppien tasajakaumalle:

      e) Mikä on putkityypin (valitaan mahdollisten putkityyppien tasajakaumasta) suurimman alkion odotusarvo?

      • Anonyymi

        Älä ota enää!


    • Anonyymi

      a) Määrät saadaan erittäin monikäyttöisestä sarjasta: https://oeis.org/A000071
      (Ekaa nollaa lukuunottamatta?)

      n
      0: 0
      1: 1
      2: 2
      3: 4
      4: 7
      5: 12
      6: 20
      7: 33
      8: 54
      9: 88
      10: 143
      11: 232
      12: 376
      13: 609
      14: 986
      15: 1596
      16: 2583
      17: 4180
      18: 6764
      19: 10945
      20: 17710

      • Joo, itse asiassa ykköstäkään ei tarvitse vähentää, kun ottaa mukaan myös tyhjän putkityypin [] (ja onhan se mukaan otettava, sillä se tulee tyhjästä värityksestä 00...0).
        Esim. n=1:lle on kaksi kappaletta [] ja [1]. Ja nollalla vain [] eli yksi kappale, eli sekin toimii.

        Tässä kuinka minä sen alunperin laskin: https://membolicsythod.home.blog/2019/12/10/binaariblokit/
        Mutta rekursion noille kysytyille lukumäärille (tuolla merkitty a_n) näkee myös ilman b_n:iä ja graafeja/automaatteja näin:

        Olkoon rivin pituus n 1. Lasketaan mahdolliset putkityypit kahdessa osassa: ensin sellaiset, joiden ensimmäinen alkio on 1 ja sitten sellaiset, joiden ensimmäinen alkio > 1. Ensimmäisessä tapauksessa loppu putkityyppi [k_2, ... , k_m] on sellainen joka mahtuu n-2:n pituiseen riviin (koska käytetään korkeintaan 2 ruutua: se yksi väritetty ja sen oikealla puolella oleva pakollinen tyhjä). Jälkimmäisessä tapauksessa putkityyppi [k_1-1, k_2, ..., k_m] on sellainen joka mahtuu n-1:n ruudun riviin (vain yksi väritetty poistetaan alusta).
        Jokainen putkityyppi saadaan jommasta kummasta tapauksesta ja kaikki näin muodostetut ovat eri vektoreita, joten haluttu Fibonacci-rekursio on todistettu ja riittää tutkia alkuehdot, mikä jo tehtiinkin.


      • minkkilaukku kirjoitti:

        Joo, itse asiassa ykköstäkään ei tarvitse vähentää, kun ottaa mukaan myös tyhjän putkityypin [] (ja onhan se mukaan otettava, sillä se tulee tyhjästä värityksestä 00...0).
        Esim. n=1:lle on kaksi kappaletta [] ja [1]. Ja nollalla vain [] eli yksi kappale, eli sekin toimii.

        Tässä kuinka minä sen alunperin laskin: https://membolicsythod.home.blog/2019/12/10/binaariblokit/
        Mutta rekursion noille kysytyille lukumäärille (tuolla merkitty a_n) näkee myös ilman b_n:iä ja graafeja/automaatteja näin:

        Olkoon rivin pituus n 1. Lasketaan mahdolliset putkityypit kahdessa osassa: ensin sellaiset, joiden ensimmäinen alkio on 1 ja sitten sellaiset, joiden ensimmäinen alkio > 1. Ensimmäisessä tapauksessa loppu putkityyppi [k_2, ... , k_m] on sellainen joka mahtuu n-2:n pituiseen riviin (koska käytetään korkeintaan 2 ruutua: se yksi väritetty ja sen oikealla puolella oleva pakollinen tyhjä). Jälkimmäisessä tapauksessa putkityyppi [k_1-1, k_2, ..., k_m] on sellainen joka mahtuu n-1:n ruudun riviin (vain yksi väritetty poistetaan alusta).
        Jokainen putkityyppi saadaan jommasta kummasta tapauksesta ja kaikki näin muodostetut ovat eri vektoreita, joten haluttu Fibonacci-rekursio on todistettu ja riittää tutkia alkuehdot, mikä jo tehtiinkin.

        Ai niin nyt unohtu itseltänikin se tyhjä putkityyppi tuossa todistuksessa, kun oletin, että sillä on ensimmäinen alkio! Se voidaan ottaa mukaan jälkimmäiseen kategoriaan (ja sovitaan, että jos ensimmäinen alkio on olemassa vähennetään siitä 1). Esim. kun n=4 niin ne menee näin

        n=2:lle putkityypit ovat: {[], [1], [2]}
        n=3:lle putkityypit ovat: {[], [1], [2], [3], [1,1]}

        {[], [1], [2], [3], [4] [1,1], [1,2], [2,1] }
        = {[1], [1, 1], [1, 2]} U {[], [1 1], [2 1], [3 1], [1 1,1]}
        = "n=2:lle ykkönen lisätty vektorin alkuun" U "n=3:lle lisätty ykkönen vektorin ensimmäiseen komponenttiin, mikäli olemassa".


    Ketjusta on poistettu 0 sääntöjenvastaista viestiä.

    Luetuimmat keskustelut

    1. MIksi suurin osa persuista on alkoholisteja?

      Tätä jäin pohdiskelemaan....
      Maailman menoa
      41
      3416
    2. 35
      2928
    3. Kehutaan vaihteeksi Perussuomalaisia

      Perussuomalaiset ovat olleet melkoisen lokakampanjoinnin kohteena, vaikka ovat saaneet paljon hyvää aikaiseksi. Nyt on
      Maailman menoa
      141
      2799
    4. SDP ylivoimainen ykkönen

      En ole koskaan viitsinyt käydä äänestämässä, mutta nyt SDP:n etumatka on niin kutkuttava, että pakkohan se on vaivautua.
      Maailman menoa
      68
      2286
    5. Roiskeläpät takaisin niin alkaa lasit kestämään

      "Tuulilaseja hajottava talvi-ilmiö on ehkä ratkennut" Tämän päivän autoissa kun on esimerkiksi vanhempaa autokalustoa s
      Yleistä autoilusta
      41
      1772
    6. Polttomoottoriauto on köyhän merkki

      Kun ei ole varaa ostaa sähköautoa, niin joutuu köyhän autoa käyttämään.
      Maailman menoa
      83
      1448
    7. Mitä tarkalleen tunnet

      Minkälaisia tunteita sisälläsi liikkuu, kun tiedät, että ajattelen sinua lämmöllä ja jotain syttyy myös sinussa? Haluai
      Ikävä
      65
      1036
    8. Nainen, koska nähtiin viimeksi

      Mikä päivä? Tarkemminkin voit kohtaamistamme kuvailla. 🤗
      Ikävä
      51
      1006
    9. Kaivattusi ominaistuoksu?

      Itse vastaan juustonaksu 😅
      Ikävä
      71
      913
    10. Syyskuussa 2025 ensirekisteröidyistä henkilöautoista 43 % oli täyssähköautoja.

      Niitä rekisteröitiin 2 592 eli 41 % enemmän kuin vuotta aiemmin. Syyskuussa 2025 rekisteröidyistä uusista henkilöautois
      Hybridi- ja sähköautot
      3
      827
    Aihe