求實驗成功的平均期望

2021-08-09 18:34:31 字數 2046 閱讀 2477

假設每次用(不無聊,無聊)來表示當前狀態。而不無聊加無聊的人數總和是一定的。經過一次交談,有三種情況:

1. (i, j) –> (i, j) 選中的兩個朋友都是無聊的。

2. (i, j) –> (i-1, j+1) 選中的乙個朋友無聊,另乙個不無聊的。

3. (i, j) –> (i-2, j+2) 選中的兩個朋友都不無聊。

這三次選擇的情況分別對應:

(1)從原來的 i 個人中選擇2個。

(2)從 i 個人選1個,從 j 個人選1個。

(3)從原來的 j 個人中選擇2個。

假設總共有t個人,從中選擇兩個人可能有t∗

(t−1

)2中情況。

而發生這三種情況的概率為分別:

(1)i∗(

i−1)

t∗(t

−1)

(2)2∗i

∗jt∗

(t−1

) (3)j∗(

j−1)

t∗(t

−1)

而從乙個狀態到達另乙個狀態,可以簡化為二分類:保持當前狀態或者發生改變。這就很有意思了。讓人想起乙個經典問題,有一枚硬幣,假設拋擲為正面的概率為p,拋擲為負面的概率為1-p,一直拋擲直到出現正面才停下來,求拋擲的平均次數。很容易可以推導出公式為:2/p+1/(1-p)-1。

應用到當前問題,假設每次改變狀態為成功事件,所需要的次數為2/p+1/(1-p)-1,其中p=j∗

(j−1

)(i+

j)∗(

i+j−

1)。而每次改變有兩種情況:無聊的人多乙個或者多兩個,發生的概率比為:2*i*j : i*(i-1)。

**如下

import numpy as np

#p表示成功的概率,求不到成功不停下來的實驗次數的期望

deftimes

(p):

if p == 0:

return float('inf')

if p == 1:

return

1return

2/p+1/(1-p)-1

m_people = 40

n_people = 50

total_people = m_people + n_people

pair_of_mn = np.zeros([total_people+1,total_people+1])

#當只有乙個有趣的人時,只要選中這個有趣的人實驗就結束了

#m = 0, 時間為0

#m+n>1

#m個有趣的人,n個無聊的人,0#m總是在減少,n總是在增加,

#m不會超過50個人,而n會

m = 1

n = total_people - m

un_success = n*(n-1)/((m+n)*(m+n-1))

pair_of_mn[m,n] = times(1-un_success)

for i in range(2,m_people+1):

j = total_people - i

un_success = j*(j-1)/((i+j)*(i+j-1))

port_1 = 2*i*j/(2*i*j+i*(i-1))

port_2 = i*(i-1)/(2*i*j+i*(i-1))

pair_of_mn[i,j] = times(1-un_success) + port_1*pair_of_mn[i-1,j+1] + port_2*pair_of_mn[i-2,j+2]

for i in range(1,m_people+1):

# print(i,total_people-i,pair_of_mn[i,total_people-i]-pair_of_mn[i-1,total_people-i+1])

print(i,total_people-i,pair_of_mn[i,total_people-i])

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