Ms. A memilih nomor


8

Ms. A memilih nomor X secara acak dari distribusi seragam pada [0,1]. Kemudian Tuan B berulang kali, dan secara mandiri, menggambar angka Y1,Y2,... dari distribusi seragam pada [0,1], sampai dia mendapat angka lebih besar dari X2, lalu berhenti. Jumlah yang diharapkan dari jumlah yang Mr. B menarik, diberikanX=xsama dengan?

Jawabannya adalah 1(2−x). Saya mendapat jumlah undian yang diharapkanln4 dengan mengambil Z sebagai variabel acak untuk jumlah undian yang mengikuti parameter distribusi geometris p=1−x2. Tapi saya tidak tahu bagaimana menghitung jumlah yang diharapkanYi. Bantuan apa pun akan dihargai.

Jawaban:


4

Meskipun, Anda tidak memasukkan self-studytag, saya pertama memberi Anda dua petunjuk dan kemudian solusi lengkap. Anda dapat berhenti membaca setelah petunjuk pertama atau kedua dan coba sendiri.

Petunjuk 1 :

Untuk a∈(0,1) kita punya

∑m=0∞mam=a(1−a)2

Petunjuk 2 :

Membiarkan K menjadi jumlah angka yang ditarik oleh Mr. B. Dan biarkan "variabel target" Anda, E(Y1+…+YK|X=x) dilambangkan dengan Z. Perhatikan, ini adalah variabel acak, bukan bilangan real (sejakKadalah variabel acak). Kemudian, dengan hukum total harapan,E(Z)=E(E(Z|K)).

Solusi lengkap :

K mengikuti, seperti yang Anda sebutkan, distribusi geometris dengan probabilitas keberhasilan p=1−x2. Begitu

E(Z)=E(E(Z|K))=∑k=1∞E(Z|K=k)P(K=k)

dan

P(K=k)=(1−p)k−1p=(x2)k−1(1−x2)
.

Mari kita fokus E(Z|K=k). SekarangE(Y1+…+Yk|X=x,K=k). Perhatikan huruf kecilksini!!! SejakYIndependen sama dengan ini

E(Y1|X=x,K=k)+…+E(Yk|X=x,K=k)
.

Pengkondisian aktif X=x dan K=k maksudnya Y1,…,Yk−1 diambil secara seragam dari [0,x2) dan Yk diambil secara seragam dari (x2,1].

Begitu

E(Y1|X=x,K=k)=…=E(Yk−1|X=x,K=k)=x4

dan

E(Yk|X=x,K=k)=1+x22=2+x4

Menyatukan semua ini:

E(Z|K=k)=(k−1)x4+2+x4

Dan

E(Z)=∑k=1∞((k−1)x4+2+x4)P(K=k)=∑k=1∞(k−1)x4P(K=k)+∑k=1∞2+x4P(K=k)

Bagian kedua mudah (kesetaraan terakhir menggunakan fakta bahwa jumlah fungsi massa probabilitas bertambah hingga 1):

∑k=1∞2+x4P(K=k)=2+x4∑k=1∞P(K=k)=2+x4

Untuk mendapatkan ini, Anda juga dapat menggunakan fakta, bahwa B selalu mengambil satu nomor terakhir (x2,1], berapa pun nilainya K ambil.

Bagian pertama hanya sedikit lebih sulit:

∑k=1∞(k−1)x4P(K=k)=∑k=1∞(k−1)x4(x2)k−1(1−x2)

Pindahkan segala sesuatu yang tidak bergantung k dalam jumlah bukan untuk mendapatkan:

x4(1−x2)∑k=1∞(k−1)(x2)k−1

Memperkenalkan m=k−1:

x4(1−x2)∑m=0∞m(x2)m

Gunakan petunjuk 1 dengan a=x2:

x4(1−x2)x2(1−x2)2

Untuk akhirnya mendapatkannya

x28(1−x2)=x28(2−x2)=x24(2−x)

Dan tambahkan bagian kedua (yang mudah):

x24(2−x)+2+x4=x24(2−x)+(2+x)(2−x)4(2−x)=x2+(4−x2)4(2−x)=44(2−x)=12−x

WHOAH !!!!


Jenius !!!! Saya sangat berterima kasih! : D
— Shreya Bhandari

Dengan senang hati. Betulkah. Saya menikmati "teka-teki" ini ☺
— Łukasz Deryło

2

Sudut lain dari solusi (penjumlahan bukan dengan P (K = k) tetapi P (K> = k)):

E(∑Yk)=∑E(Yk)=∑k=1∞E(Yk|K>=k)⋅P(K>=k)=∑k=0∞12⋅(x2)k=12−x

1
Bisakah Anda menguraikan? Saya tidak mendapatkan pekerjaan
— Shreya Bhandari

Anda akan membuat undian ke-k dalam pecahan (x2)k−1waktu, dan dalam fraksi waktu itu akan memberikan kontribusi 1/2 untuk nilai yang diharapkan dari jumlah tersebut. Anda bisa melihat nilaiYk sebagai didistribusikan sebagai distribusi campuran dari distribusi seragam (antara 0 dan 1, ketika ditarik) dan nilai konstan (0, ketika tidak ditarik).
E(Yk)=12(x2)k−1
— Sextus Empiricus

Oke, bantu saya memahami ini, jika Anda termasuk kasus 'sama dengan' dalam ketidaksetaraan, seharusnya tidak P(K≥k) termasuk Kth sukses (dengan probabilitas 1−x2) dan bukan hanya k−1 kegagalan (dengan probabilitas x2) yang terjadi sebelumnya?
— Shreya Bhandari

Ini mencakup kedua kemungkinan keberhasilan dan kegagalan
0.5(1−x2)+0.5(x2)
— Sextus Empiricus

Rumus ∑k=1∞E(Yk|K>=k)⋅P(K>=k) aneh sejak itu Yk tergantung pada k.
— Stéphane Laurent
Dengan menggunakan situs kami, Anda mengakui telah membaca dan memahami Kebijakan Cookie dan Kebijakan Privasi kami.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.