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期待値の回数以内に終わる確率
難易度:
★★
害鳥
2015/04/23 00:25
ある作業について,「終了までに要する回数の期待値はちょうどN回である」という情報だけが与えられています.実際にN回以内に終わる確率として考えられるもののうち,最大,最小であるものをそれぞれ求めてください.
補足
1.作業が最初から完了していることはありません.
2.Nは自然数です.
【
最大1:最小1/N
】
回答募集は終了しました。
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No.1
みれい
2015/04/23 01:46
(1)作業が「最初から完了している」状態である可能性はありますか?
(2)Nは実数ですか?
害鳥
(1)初期状態では未完了です.
(2)Nは自然数です.
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No.2
ヒミツ
たっくん4
2015/04/23 06:51
みれいさんが、私のしたかった質問をしてくれていた
とすればこういうことでしょうか。
害鳥
正解です
期待値系の問題が目立ったので,期待値で何か面白い問題作りたいな〜っと思ってたときに浮かんだ問題です.シンプルだけど,多分考えたことある人は多くないと思う.
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No.3
ヒミツ
みれい
2015/04/23 09:18
ということは、こうなりますね
害鳥
ということで,そうなりますね
条件に曖昧な点がありすみませんでした.
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No.4
ヒミツ
Yss
2015/04/23 10:18
最小の方はちょっと自信なし
余談ですが某回転寿司で、皿を回収すると5枚ごとにゲームがあって、ガチャポンが当たる・当たらないというのがあるんですが、その確率は、ゲーム毎のランダムではなく、席に着いた瞬間に「N回目に当たる(Nは1から6ぐらいか)」と決定されるのではないか、と推測しています。(一回の来店あたりで、大抵1度は当たるのに、2回目が当たったことが皆無であることから)。
害鳥
最大は正解ですが,最小は違いますね.
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No.5
ヒミツ
人内丶厂仁寸ロソ
2015/04/23 18:20
>>4
なんか二回当たった記憶がある。
害鳥
どうやったらそんな数字になりましたか?
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No.6
ヒミツ
たっくん4
2015/04/23 18:31
>>4
25皿(5回試行)で二回当たったことがあります。
余談の余談ですが、あそこのガチャは当たりにくくなった気がするのですが。
昔は1/4-5 のイメージだったのに、今は1/6-7 程度ではないかと。
害鳥
まさにそういう問題ですね.強く意識する人もいるんですね
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No.7
ヒミツ
きたちゃ
2015/04/23 21:03
なんとなく答えてみます。
害鳥
どういう計算をしましたか?
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No.8
ヒミツ
I.T
2015/04/24 22:18
ですかね
害鳥
その通りです
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No.9
ヒミツ
Yss
2015/04/25 07:45
最小値の方をやりなおしました。
えっ!? 皆さん結構 例の店で2回目が出ているんですね。私の運が悪いだけ・・・ですかね。
害鳥
正解です
おめでとうございます
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No.10
害鳥
2015/04/27 23:17
解答です.
k回で終わる確率をp[k]と書くと,期待値がN回であるから次の式が成り立つ.
Σ[k=1〜∞]kp[k]=N …(1)
Σ[k=1〜∞]p[k]=1 …(2)
N回以内で終わる確率p[1]+p[2]+…+p[N]を最大にしたければ,p[N+1]以降を全て0にすることが考えられる.実際にそのようにしてみると
p[1]+2p[2]+3p[3]+…+Np[N]=N
p[1]+p[2]+p[3]+…+p[N]=1
この解は色々あるが,任意のNに対して通用する解としてp[1]=p[2]=…=p[N−1]=0,p[N]=1がある.よって確かに解が存在するので,N回目に確実に終了するとき,N回以内に終わる確率はp[1]+p[2]+…+p[N]=1が最大値である.
次にp[1]+p[2]+…+p[N]の最小値を考える.これは逆に考えればp[N+1]+p[N+2]+…を最大にしたいということである.(1)式を見ればわかる通り,後ろの項ほど係数が大きくなる一方で,左辺の値はあくまでNでなければならないので,できるだけ前の項に振り分けた方が有利である.よって,p[N+1]までを考え,p[N+2]以降を捨てる.すると
p[1]+2p[2]+…+Np[N]+(N+1)p[N+1]=N
p[1]+p[2]+…+p[N]+p[N+1]=1
となるが,この両辺の差をとると
p[2]+2p[3]+…+(N−1)p[N]+Np[N+1]=N−1
となり,p[N+1]≦(N−1)/Nであることがわかる.ここでp[N+1]=(N−1)/Nとしてみると
p[1]+2p[2]+…+Np[N]+(N+1)(N−1)/N=N
p[1]+p[2]+…+p[N]+(N−1)/N=1
となるが,これを整理すると
p[1]+2p[2]+…+Np[N]=1/N
p[1]+p[2]+…+p[N]=1/N
となり,任意のNに対して成り立つ解としてp[1]=1/N,p[2]=…=p[N]=0が存在する.p[N+2]以降を捨てたり,p[N+1]≦(N−1)/Nだからp[N+1]=(N−1)/Nとしてみるなど,N回以内に終わる確率を最小にするような様々な仮定的操作をしてきたが,その結果,このような解が存在した以上,これが解である.つまり,N回以内に終わる確率はp[1]+p[2]+…+p[N]=1/Nでこれが最小値である.
このクイズのヒント
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このクイズの参加者(6人)
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