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

95

    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. Saana airola ja. muusikko spekulaatiota

      Saara airolan kirja muusikko mies. Oisko redrama tai lauri tähkä? Saana oli 13 v vuonna 2014 Tekoäly sanoo : tähkä Julki
      Yhteiskunta
      13
      1424
    2. Mitäs peitsarissa on tapahtunut eilen illalla

      Mikkelissä iso poliisioperaatio https://www.iltalehti.fi/kotimaa/a/39ef020c-2d81-4d72-b720-651f458ba3e2
      Mikkeli
      53
      1344
    3. Miten kuvaisit tunteitasi

      tällä hetkellä?
      Ikävä
      105
      1095
    4. Jos saisit palata takaisin johonkin vuoteen

      Mikä vuosi se olisi? Ja mitä siinä hetkessä tapahtuisi?
      Ikävä
      120
      1056
    5. Mikä estää?

      tapaamisen, suhteen aloittamisen?
      Ikävä
      69
      701
    6. Miksi ETTE suostu selvittämään . . . . . ...

      Asioita jotka jääneet selvittämättä toisen osapuolen kanssa? Kertoisitteko miksi ette suostu? Vaikka teidän mielestä
      Ikävä
      168
      671
    7. Eilinen

      Herättikö eilinen jotain ajatuksia?
      Ikävä
      52
      562
    8. Wille Rydman on kansalaisten mielestä huonoiten onnistunut ministeri

      Onneksi olkoo Wille kärkipaikasta! Oletkin sen eteen tehnyt hartiavoimin töitä. "Ministeri Wille Rydman (ps) on kansala
      Maailman menoa
      368
      538
    9. Tajuan kyllä

      että molemmilla on omat elämänsä ja kuvionsa ja rakkaansa. En odota mitään enkä ole tunkemassa mihinkään. Kai silti saa
      Ikävä
      52
      505
    10. Mitä jos saisit selville

      että kaivattusi tekee susta pilaa?
      Ikävä
      83
      494
    Aihe