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

88

    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. Eläkeläiset siirrettävä muuttotappioalueille

      Joutoväki pois ruuhkauttamasta elättäjien arkea. Samalla putoaa jokaisen asumiskulut ja rahaa jää enemmän kuluttamiseen.
      Maailman menoa
      267
      2431
    2. Riikka runnoo: datakeskuksille tulee UUSI yritystuki

      "Suomen valtio erikseen tukee esimerkiksi kryptovaluuttaan tai aikuisviihteeseen tai muuhun keskittyviä datakeskuksia."
      Maailman menoa
      76
      2401
    3. Onko kivaa jättää

      elämän suurin rakkaus hiljaisuuteen?
      Ikävä
      120
      1578
    4. Jopa Espanjassa talous kasvaa, Purra vain irvistelee

      Huomaa kuinka Purra on Suomen historian huonoin miniseteri, joka ei ole saanut aikaiseksi kuin tuhoa, Siis jopa vasemmis
      Maailman menoa
      44
      1412
    5. Kauppalehti - Törkeä skandaali paljastui: Espanja käytti EU-rahoja ihan muuhun kuin piti

      Espanja on käyttänyt miljardeja euroja EU:n elpymisavustuksia eläkkeisiin ja sosiaalimenoihin – ja pyytää lisää. Espanj
      Maailman menoa
      64
      1367
    6. Mitä haluaisit sanoa hänelle tänään?

      Kerro tähän viestisi. 🍭🍡🍦
      Ikävä
      133
      1339
    7. En kerro nimeäsi nainen

      Sillä olet nyt salaisuus jota kannan sydämessäni. Tämä mitä tunnen ja kuinka sinuun vahvasti ihastuin on jo niin erikoin
      Ikävä
      71
      1240
    8. Auta mua mies

      Ota vielä yhteyttä, keksi oikeat sanat että vuosien ajan kasvanut muuri murtuu meidän väliltä vaikka aluksi vain vähän.
      Ikävä
      82
      1029
    9. Olet kiva ihminen

      En kiellä sitä yhtään. Sinussa on hyvin paljon erinomaisia puolia, enemmän varmasti kun meissä muissa. Sitten on puoli
      Ikävä
      73
      1009
    10. Uuden upotuskasteen vaiettu ongelma

      Alkuseurakunnan kaste oli useamman vuosisadan upotuskaste, joka toimitettiin joko ulkona luonnon vesistöissä tai kasteki
      Kaste
      102
      999
    Aihe