學習筆記 期望

2022-03-13 09:13:28 字數 2461 閱讀 7870

咱也不知道筆記該怎麼整,咱期望就只知道莽,知道線性性也⑧太知道怎麼用。

什麼「所有情況的概率加權平均值blabla」,一般用處不大?

或者形式化一點,$ \rm e(x)=\sum_i(~p(x=i)\cdot i~) $

e.g:luogu3802 小魔女帕琪

這東西我硬推推出來乙個:

\[\frac-6} \\ \end\right) \cdot 7 ! \cdot \prod_=1}^ \mathrm_} \cdot(\mathrm-7) !} !}

\]的東西。感覺還可以?然後其實就是一種思想?此時總方案數\(\rm s\)這東西不應該除以某些奇怪的階乘,或者說,不需要,因為樣本空間可以理解為先發生了\(a\)和發生了\(b\)雖然局面一樣但是概率獨立(大概

e.g.:luogu5489 [lnoi2019]臉滾鍵盤

這題寫過題解,現在複習一遍。大概就是考慮維護乙個字首和,構造數列

\[\rm f_i=f_\cdot base_i+base_i

\]然後我們發現它的級數很美妙:

\[\bold ^f_i=base_1+base_2\cdots+base_n+base_1base_2+base_2base_3\cdots+\prod_^base_i}

\]正好就是我們要求的答案。

但此時直接字首和會有問題,因為多餘的實際上是\(a_0\cdots a_n\)那一堆項,所以需要像雜湊一樣左半邊乘上\(\prod_^base_i+\prod_^base_i+\cdots +\prod_^base_i\)

唔,這個地方其實應用是很廣泛的。大概就是對於兩個事件\(\rm x,y\),\(\rm e(x+y)=e(x) +e(y)\) 。

對於這東西的證明大概如下:

\[\begin\rm e(x+y) & \sum_ p(x=i \& \& y=j)(i+j)} \\ & \sum_ p(x=i \& \& y=j) i+\sum_ \sum_ p(x=i \& \& y=j) j} \\ & i \sum_ p(x=i \& \& y=j) j+\sum_ j \sum_ p(x=i \& \& y=j) i} \\ & p(x=i) i+\sum_ p(y=j) j} \\ & \end

\](隨便粘了個過來也⑧太知道對不對)

e.g.:luogu1297 [國家集訓隊]單選錯位

然後其實,\(\rm e_s=e(1)+e(2)+e(3)\cdots\)

觀察\(e(i)\),實際上只與\(base_i,base_\)有關,那麼每一項的貢獻就是\(\frac)}\)。加起來就好。

e.g.: luogu3924 康娜的線段樹

顯然我們可以知道維護的就是\(\sum_^\frac\) 。這東西看上去並不是很好維護,但是我們可以考慮離線操作。

考慮爆算出一開始的值,這一塊想咋爆算咋爆算。

之後每次修改實際上是在改一些通達葉子結點的鏈。我們單獨考慮每一條這樣的鏈,增加的答案實際上就是每條鏈的上每個點經過的概率。我們考慮把所有結果最後除以\(\rm maxl\),即深度最大值,那麼我們需要維護的實際上變成了每個點乘上乙個\(2^\)這麼乙個權,一整條鏈深度從高到低正好是一組等比數列,所以就是\(2^-1\)。

但是注意這個結論有瑕疵,因為並不是每個葉節點的深度都是\(\rm maxh\)。而這也比較好辦,考慮對於每條鏈單獨特判一下就好。

3.1 容斥技巧

實際上可以轉化成數學語言:

\[\begin\rm e&\rm =\sum _^p(maxx=i)\times i\\\ & \rm =\sum _^i(p(maxx\leq i)-p(maxx\leq i-1))\\\ & \rm = \sum_^i((\frac)^n - (\frac)^n)\end

\]3.2 等價技巧

實際上是取球問題,大概思路就是取每乙個球是獨立的,這一點在期望的線性性上體現得比較明顯:

還是期望的線性性:

\[e\left(\sum_^ x_\right)=\sum_^ e\left(x_\right)=\sum_^ p(x=i) i=\sum_^ \frac \times i=\frac \sum_^ i=\frac \times \frac=\frac

\]3.3 狀態轉移

……就是遊走模型。大概就是說假設乙個點的出度為\(k\),他麼他有\(\frac\)的概率走到

考慮分階段進行。根據線性性,\(\rm e(t)=\sum_^ e(x_i)\)。其中\(\rm e(x_i)\)表示從\(i\)第一次走到\(i+1\)的期望步數。

然後我們列方程,考慮一步轉移走到了\(i+1\)還是\(i-1\):

\[\rm e(x_i)=0.5+0.5\cdot(1+e(x_i)+e(x_i-1))

\]解出來得\(\rm e(x_i)=2+e(x_i-1)\)

完全圖的話,每個點走到每個點的概率都是\(\frac\)。於是這個題就有好多種不同的解法,比如我們用乙個推論「概率為\(p\)的事件期望\(\frac\)次後發生」,就可以直接證明\(\rm e=\it n-1\)

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