Orosz Gyula: Markov-láncok. 2. Sorsolások visszatevéssel



Hasonló dokumentumok
Tartalomjegyzék. Pemutáció 5 Ismétléses permutáció 8 Variáció 9 Ismétléses variáció 11 Kombináció 12 Ismétléses kombináció 13

A teveszabály és alkalmazásai

Rudas Tamás: A hibahatár a becsült mennyiség függvényében a mért pártpreferenciák téves értelmezésének egyik forrása

1.1 Példa. Polinomok és egyenletek. Jaroslav Zhouf. Első rész. Lineáris egyenletek. 1 A lineáris egyenlet definíciója

V. GYAKORLATOK ÉS FELADATOK ALGEBRÁBÓL

3.3 Fogaskerékhajtások

Pályázat címe: Pályázati azonosító: Kedvezményezett: Szegedi Tudományegyetem Cím: 6720 Szeged, Dugonics tér

n akkor az n elem összes ismétléses ... k l k 3 k 1! k 2!... k l!

FELADATOK a Bevezetés a matematikába I tárgyhoz

VI.Kombinatorika. Permutációk, variációk, kombinációk

Hosszmérés finomtapintóval 2.

Távközlő hálózatok és szolgáltatások Kapcsolástechnika


1. Adatok közelítése. Bevezetés. 1-1 A közelítő függvény

6. Bizonyítási módszerek

A Sturm-módszer és alkalmazása

2 x. Ez pedig nem lehetséges, mert ilyen x racionális szám nincs. Tehát f +g nem veszi fel a 0-t.

9. LINEÁRIS TRANSZFORMÁCIÓK NORMÁLALAKJA



GAZDASÁGI MATEMATIKA 1. ANALÍZIS

18. Differenciálszámítás

I. FEJEZET BICIKLIHIÁNYBAN

MISKOLCI EGYETEM GÉ PÉ SZMÉ RNÖ KI KAR Szerszámgépek Tanszéke FORGÁ CSOLÓ SZERSZÁ MGÉ PEK FOKOZATOS FŐ HAJTÓ MŰ VEI. Oktatá si segédlet

Tranziens káosz nyitott biliárdasztalokon

Mérések, hibák. 11. mérés. 1. Bevezető

Hipotézis-ellenırzés (Statisztikai próbák)

6. MÉRÉS ASZINKRON GÉPEK

A HŐMÉRSÉKLETI SUGÁRZÁS

Azonos névleges értékű, hitelesített súlyokból alkotott csoportok együttes mérési bizonytalansága

Ftéstechnika I. Példatár


Nagyméretű nemlineáris közúti közlekedési hálózatok speciális analízise

Ingatlanfinanszírozás és befektetés

A logaritmus függvény bevezetése és alkalmazásai

Naprakész jogszabály a CompLex Kiadó jogi adatbázisából. A jel a legutoljára megváltozott bekezdést jelöli. 54/2001. (XII. 27.

Rugalmas elektronszórás; Recoil- és Doppler-effektus megfigyelése

Számelméleti alapfogalmak

CIVILEK A NYOMTATOTT SAJTÓBAN ÉRDEKÉRVÉNYESÍTÉS A MÉDIÁBAN 1

Villamos gépek tantárgy tételei

5. Kombinatorika. 8. Legfeljebb hány pozitív egész számot adhatunk meg úgy, hogy semelyik kettő összege és különbsége se legyen osztható 2015-tel?

Digitál-analóg átalakítók (D/A konverterek)

Szerszámgépek 5. előadás Március 13. Szerszámg. 5. előad. Miskolc - Egyetemváros 2006/ félév

INFORMATIKA 1-4. évfolyam

A hidegzömítés alapesetei és geometriai viszonyai a 4.6. ábrán láthatók ábra A hidegzömítés alapesetei, zömítés (l/d) viszonyai

Sorbanállási modellek

UJJLENYOMATOK FELISMERÉSE

Hálózati transzformátorok méretezése

1. Az absztrakt adattípus












VALÓS SZÁMOK MEGKÖZELÍTÉSE TÖRTEKKEL

Mőbiusz Nemzetközi Meghívásos Matematika Verseny Makó, március 26. MEGOLDÁSOK







KAOTIKUS VAGY CSAK ÖSSZETETT? Labdák pattogása lépcsôn

9. évfolyam feladatai

6. HMÉRSÉKLETMÉRÉS. A mérés célja: ismerkedés a villamos elven mköd kontakthmérkkel; exponenciális folyamat idállandójának meghatározása.

Tanmenetjavaslat. az NT raktári számú Matematika 5. tankönyvhöz. Oktatáskutató és Fejlesztő Intézet, Budapest

TENYÉSZTÉSES MIKROBIOLÓGIAI VIZSGÁLATOK II. 1. Mikroorganizmusok számának meghatározása telepszámlálásos módszerrel

A PÉNZ IDİÉRTÉKE. Egy jövıbeni pénzösszeg jelenértéke:

E L Ő T E R J E S Z T É S

ÉT: x R ÉK: y R ZH: x = 0 SZÉ: - SZMN páratlan fv. n a

Szakács Jenő Megyei Fizikaverseny

KISTARCSA VÁROS ÖNKORMÁNYZAT POLGÁRMESTERE

2. Halmazelmélet (megoldások)

Csapágyak üzem közbeni vizsgálata a csavarhúzótól a REBAM 1 -ig 2


Halmazelmélet. 2. fejezet 2-1

Diszkrét matematika KOMBINATORIKA KOMBINATORIKA

A RUGALMAS GYÁRTÓRENDSZEREK MŰVELETTÍPUSON ALAPULÓ KAPACITÁSELEMZÉSÉNEK EGYSZERŰSÍTÉSE

10. évfolyam, harmadik epochafüzet

Készségszint-mérés és - fejlesztés a matematika kompetencia területén

Síkbeli csuklós szerkezetek kiegyensúlyozásának néhány kérdése


é ő é ó á é ő ó í á á é ö é á é í é á á é é ű á é ö ö ö ó é ü ö ö ő é ó é ő á í á é í é é á á é í ű ö é Í é ü ö é ó é ü á ű é á ö á Í é ő é á á ó ő é

INTERFERENCIA - ÓRAI JEGYZET

2. Igazolja, hogy a dugattyús kompresszorok mennyiségi foka a. összefüggéssel határozható meg? . Az egyenletből fejezzük ki a hasznos térfogatot:

FEJEZETEK A HOMOGÉN FEJSOROZATOKRÓL

a legjobb kezekben K&H Csoport

Az új szja törvénnyel kapcsolatos béralkalmazkodási lépések a kisés közepes vállalkozások körében

Tárgy: A közfoglalkoztatás rendszerének évi változása, várható ellátási formáinak megvitatása, Közfoglalkoztatási Terv készítése

I. BEVEZETİ. i= 1 i= Z : Ai F és Ai Ai+ i Z : Bi F és Bi Bi+





Átírás:

Orosz Gyula: Marov-láco 2. orsoláso visszatevéssel Néháy orét feladat segítségével vezetjü be a Marov-láco fogalmát és a hozzáju acsolódó megoldási módszereet, tiius eljárásoat. Ahol lehet, több megoldást is adu; így lehetőségü yíli eze szamai-módszertai összehasolítására. A övetező 2.1. - 2.4. játéoba ette játszaa egymás elle. A ezdő játéost jelöljü A-val, a másodiat B-vel. 2.1. feladat: Egy urába darab é és darab iros golyó va ( + = ). Kette felváltva húza véletleszerűe egy-egy golyót úgy, hogy miutá megézté a golyó szíét, visszateszi az urába. Az a játéos győz, ai először húz iros golyót. Meora eséllyel yer A, illetve B? Első megoldás (mértai sor): Jeletse P(i) az i eseméy valószíűségét. Eor P(A yer) és P(B yer) a érdés. P(A yer) = P(A yer vagy az első, vagy a harmadi, vagy az ötödi stb. léésbe (és özbe B em yer)). Alalmazhatju az összeadási és szorzási szabályt, ee segítségével 2 4 formailag a P ( A yer) = + + +... egyeletet aju. A végtele mértai sor összege P( A yer) =, tehát az A játéos valószíűséggel yer. + + Másodi megoldás (Marov-láco): Az előző fejezet alajá megadhatju a robléma folyamatábráját: / / A A yer / / B B yer = Hogya atu ezt az ábrát? jeleti a startállaotot, amior A húz. Az A játéos vagy iros golyót húz valószíűséggel, amior is eljutu az ábrá A-val jelölt állaotba (eor A győzött), vagy é golyót húz valószíűséggel, eor jutu a állaotba. Ie folytatva megit ét 7/55

Orosz Gyula: Marov-láco eset lehetséges: vagy iros golyót húz B (eor a B állaotba jutu, amior is B győz), vagy é golyót ( állaotba jutu - a játé folytatódi). Ezzel a godolatmeettel a gráf végtele hosszú lee. Észrevehetjü azoba, hogy a játé szemotjából az és a állaot em ülöbözi léyegese egymástól: midettőbe a ezdő A játéos övetezi húzásra -be úgy, mitha eddig em törtét vola semmi a játéba. Alalmazhatju tehát a egyszerűsítést (összevoást), amellyel a lác végessé tehető. Az ábrá feltütettü az egyes ágahoz redelt átmeeti valószíűségeet. Eze segítségével az előző fejezetbe leírt módo meghatározhatju a fagráf egyes útjaihoz tartozó valószíűségeet. egye s aa a valószíűsége, hogy A yer az állaotból, hasolóa legye P(A yer -ből) = c. Eor az ábra alajá felírható egyeletredszer: s = 1+ c, c = 0 + s. Az egyelete az összeadási és szorzási szabály egyszerű alalmazásai. azt jeleti, hogy A az állaotból - vagy valószíűséggel iros golyót húz, tehát rögtö (1 valószíűséggel) yer, - vagy valószíűséggel é golyót húz, és a továbbiaba c valószíűséggel yer, a állaotból folytatva a játéot. Hasolóa matematiai tartalma: a B játéos a állaotból - vagy valószíűséggel iros golyót húz, tehát rögtö veszít A; - vagy valószíűséggel é golyót húz, amior is eljutu a állaotba, és a továbbiaba s valószíűséggel yer A a állaotból. Az egyeletredszer megoldása s =. + (Melléeredméy: c = +. ) Megjegyzése: 1. A aott ifejezés em szimmetrius, < miatt s midig agyobb, mit 0,5; vagyis a ezdő játéosa midig előyös ez a sorsolás. 2. A játéba a dötetle valószíűsége, ami ullához tart, ha N tart végtelehez (ez egyébét a cibe tárgyalt legtöbb játéra igaz lesz). Így a ezdőállaotba B győzelmée a valószíűsége 1 P(A yer) = (1 s) =. Ez az érté természetese + megegyezi az egyeletredszer megoldásaor aott P() = c értéel, hisze az állaotba A, valamit a állaotba B szeree szimmetrius. Ez utóbbi észrevétel segítségével egy harmadi tíusmegoldást is adhatu. N 8/55

Orosz Gyula: Marov-láco 3. Harmadi megoldás ( logiai reurzió ): Mivel a dötetle valószíűsége 0, ha az A játéos s valószíűséggel yer a iidulási állaotból, aor ie a B játéos yerési esélye (1 s). Eor vagy valószíűséggel A yer, vagy valószíűséggel olya állaotba erül a játé, amelyet úgy teithetü, mitha B lee a ezdő egy most iduló játéba. Tehát ie már B yer s valószíűséggel, A yerési esélye edig eor (1 s). Az ez alajá felírható egyelet s = + ( 1 s), ee megoldása s =. + Ezt a módszert amelyet házi haszálatra logiai reurzióa eveztü el a ésőbbiebe is alalmazi fogju. éyege, hogy valamely változóra ömagával hivatozu. A feti egyeletbe a hivatozás özvetleül törtét; ésőbb esetleg előfordulhat, hogy a hivatozás több léés mélységű lesz. 4. Például a = = 1 ( = 2) választással az érmedobálási modellt aju. Vagyis ha ét játéos felváltva egy szabályos ézérmét dobál, s az győz, aie először sierül fejet 2 1 dobia, aor az első játéos =, a másodi játéos edig valószíűséggel yer. + 3 3 2.2. feladat: Két játéos felváltva dob fel egy dobóocát. Az a játéos győz, ai először tud hatost dobi. Meora valószíűséggel yere az egyes játéoso? Megoldás: A = 1, = 5 ( = 6) választással a 2.1. feladat seciális esetét aju, tehát s = 11 6 valószíűséggel győz A, 11 5 valószíűséggel edig B. 2.3. feladat: A 2.1. játéot ayiba módosítju, hogy az A játéos győzelméhez a iros golyót étszer ell ihúzia, míg B-e továbbra is elég egy iros húzás a győzelemhez. Meora eséllyel yer most A, illetve B? Megoldás: Készítsü el a játé folyamatábráját! / / / / / / B yer 1 B yer Most is sierül egyszerűsítéseet végezü, fel tudju haszáli a 2.1. feladat eredméyét. 9/55

Orosz Gyula: Marov-láco A startállaotból valószíűséggel a állaotba jutu (eor A már húzott egy iros golyót). Ie vagy győz B valószíűséggel, vagy valószíűséggel az 1 állaotba jut a játé, ami megegyezi a 2.1. játé ezdőállaotával; ugyais eor A vagy B özül az a játéos győz, ai előbb húz iros golyót. Ha a startállaotból valószíűséggel é golyót húz A, aor a állaotba jutu. Ie vagy győz B, vagy - é golyó húzása eseté - mide ezdődi elölről, az ezdőállaotba erül a játé. Jelöljü s-sel az A játéos győzelmée a valószíűségét. A 2.1. feladat jelöléseit és eredméyét felhaszálva a felírható egyeletredszer: s = c + d, c = s, 1 (3) d = s, (4) s1 =. + játéos. Az egyeletredszer megoldása s = eora valószíűséggel győz a ezdő ( ), 2 + A övetező feladatba a folyamato egy mási jellemzőjét, az átlagos hosszuat határozzu meg. 2.4. feladat: Átlagosa háy húzásig tart a 2.1. játé? Első megoldási lehetőség: A húzáso számáa várható értée a érdés. A játé valószíűséggel 1 léésbe véget ér a iros golyó húzásával. 2 léés hosszú aor lehet a játé, ha előbb egy é, majd egy iros golyót húzu; ee a valószíűsége. 3 léés hosszú a játé, ha 2 é és 1 iros golyó húzása törtéi, ee a valószíűsége 2. Általába a játé N léésbe ér véget, ha (N 1) é és 1 iros golyó húzása törtéi, s 1 N ee a valószíűsége. A várható érté iszámolása eze utá úgy törtéhet, hogy az egyes valószíűségeet szorozzu a hozzáju tartozó húzásszámoal, s az így aott 10/55

Orosz Gyula: Marov-láco tagoat összegezzü. A defiíciót alalmazva az átlagos húzásszám iszámításához tehát 2 az = 1+ 2 + 3 +... sor összegét ellee meghatározi. Másodi megoldás: A Marov-láco segítségével elerüljü a várható érté fogalmát. A játé folyamatábrája alajá egyeletredszert írhatu fel a játé befejezésig szüséges húzáso átlagos számára. / / A A yer / / B B yer = Jeletse i a befejezésig szüséges húzáso átlagos számát, ha a játé az i állaotba va. Eor felírható az alábbi egyeletredszer: () 1 = 1+ ) ( 2) = 1+ )., Az egyelet úgy értelmezhető, hogy a ezdőállaotból iidulva a befejezésig szüséges húzáso átlagos számát a övetező módo ahatju meg: vagy valószíűséggel húzu összese egy golyót, vagy valószíűséggel a állaotba erülü; vagyis egyet húzu, lusz még ayi húzás törtéi, ameyit a állaotból átlagosa végzü a továbbiaba a játé folyamá (ezt jelöltü c -vel). A egyelet értelmezése: a állaotból iidulva a befejezésig szüséges húzáso átlagos száma vagy valószíűséggel összese egy golyó; vagy valószíűséggel egyet húzu, lusz még ayi húzás törtéi, ameyit a továbbiaba az állaotból átlagosa végzü (ezt jelöltü -sel). Az egyelet átalaítás utá formailag az = 1 + alaba is írható, jeletése eor hasolóa értelmezhető: a ezdőállaotból midig húzu 1-et, valamit 11/55

Orosz Gyula: Marov-láco valószíűséggel még ayi további húzás törtéi, ameyi átlagosa a állaotból szüséges a játé végéig. (Hasolóa alaítható át is.) Az egyeletredszer megoldása =, átlagosa eyi húzást végzü egy játé alatt. Megjegyzése: 1. Érdemes tudatosítai, hogy megatu az első megoldás végtele soráa összegét. 2. Az érmedobálási modellbe ( = = 1, = 2) az átlagos dobásszám 2; a dobóocamodellbe ( = 5, = 1, = 6) az átlagos dobásszám 6. 3. Határozzu meg -t: az = 1 + egyeletből =, vagyis =. Hát ersze: a állaot az átlagos léésszám teitetébe egyeértéű -sel, hisze a játé em tudja, hogy az A vagy a B játéos övetezi soro. 4. Harmadi megoldás ( logiai reurzió ): Ha a megoldás első lééseét felismerjü az = acsolatot, özvetle összefüggést írhatu fel az átlagos léésszámra: = 1+. áthatju, hogy emcsa a valószíűségere (2.1. 3. megjegyzés), haem a léésszámora is felírhatu olya egyeletet, amelybe a változóra ömagával hivatozu. 5. Ha a diáo em találozta még a várható érté fogalmával, roblémát jelethet számura, hogy az összeadási és szorzási szabályt valószíűségere modtu i, ezebe az egyeletebe edig a léésszámo (tehát más dimeziójú meyisége) szereele. Itt tulajdoée a véletle számo azo tulajdoságát haszálju fel, hogy összegü várható értée megegyezi a várható értéei összegével. Taasztalatai szerit ez a ehéz godolat szemléletese világos a diáo számára; a mély tétel bizoyítása megtalálható éldául a [6] taöyvbe. 6. A további feladato megoldása sorá igyeszü elerüli a várható érté fogalmát, illetve a várható érté defiíció szeriti iszámolását; s erre hatéoya alalmazhatju a feti trüöt, az egyeletredszer módszerét. Mivel tehát ezt a módszert a ésőbbiebe is gyara haszálju, fotos, hogy a diáo valóba megértsé, s e csa automatiusa alalmazzá. 2.5. feladat: Átlagosa háy húzásig tart a 2.3. játé? Megoldás: Az előző feladat megoldásához hasolóa a folyamatábra alajá felírju a léésszámora (a húzáso számára) voatozó egyeletredszert. 12/55

Orosz Gyula: Marov-láco / / / / / / B yer 1 B yer Jeletse i a befejezésig szüséges húzáso átlagos számát, ha a játé az i állaotba va (továbbá 1 jeleti az 1 állaotból szüséges húzáso számát). Eor: = (1 + ) + ), = 1+ 1 ), (3) = 1+ ). Az egyelete redezett alaja: = 1+ +, = 1+ 1, (3) = 1+. Felhaszálhatju az előző feladat megoldása alajá, hogy 1 =. -ből = ( = 1 ) adódi. Így va: ha már törtét egy iros húzás ( állaot), aor a továbbiaba az a játéos yer, ai először húz iros golyót; s ehhez átlagosa 1 húzásra va szüség. 2 + -ből és (3)-ból = = 1 1+. Ie látható, hogy a léésszám + + agyobb, mit 1. 10 A orét = 1, = 1 ( = 2) értéeel (érmedobálás) = 3,33; a 3 102 dobóocáa megfelelő = 1, = 5 ( = 6) értéeel = 9,27. 11 13/55