当每辆车都是随机停放时,停车场的利用率是多少?
本题的数学模型和这篇贴子类似:https://bbs.emath.ac.cn/thread-1937-1-1.html
本题的详细描述如下:
停车场的长度为$L$($L\rightarrow\infty$),宽度不考虑
每辆车的长度为$1$,宽度也不考虑
每辆车停放的位置都是随机的,具体的随机过程如下:
在$0$到$(L-1)$的范围里以均匀的分布随机选取一个实数$x$,如果区间$$与之前停过的车不重叠,则这辆车就停在$$这段区间里
否则不断地在$0$到$(L-1)$的范围里以均匀的分布重新随机选取实数$x$,直到区间$$与之前停过的车不重叠为止,然后这辆车就停在$$这段区间里
如果无论如何也找不到这样的一段区间,则认为这个停车场已经“停满了车”。
假设停车场一开始没有车,车辆是一辆一辆地“凭空出现”在停车场,出现后不会移动,也不会消失,问当这个停车场停满了车时,利用率是多少?
(利用率可以用【停放的车辆数】除以【停车场的长度L】来表示)
下图是L=7、每个格子长度为1的示意图(本题假设每辆车的长度都是1,车子不按格子来停,而是随机乱停):
一维平均停车密度是Rényi's constants ≈ 0.74759792
平均停车数其实是求解一个积分方程。
\begin{equation}
M(L)= \begin{cases}0 & \text { for } 0 \leq L<1 \\ 1+\frac{2}{L-1} \int_0^{L-1} M(y) d y & \text { for } L \geq 1 .\end{cases}
\end{equation}
密度\begin{aligned}
d & \equiv \lim _{L \rightarrow \infty} \frac{M(L)}{L} \\
& =\int_0^{\infty} \exp \left(-2 \int_0^L \frac{1-e^{-y}}{y} d y\right) d L \\
& =0.7475979202 \ldots
\end{aligned} 我还以为国内很少人研究这种问题,没想到知乎竟然有这个问题的科普文:
https://zhuanlan.zhihu.com/p/459936634
文中的解题过程与结论都和楼上的一样,精确到32位的答案是0.74759792025341143517873094383018 有意思,从来没想过这个问题。有没有人研究过高速车距保持在多少的时候,通行效率最高呢?如果离得太远,空间利用率不高,离得太近,需要频繁刹车,车速肯定不能太快,这个问题还是有研究价值的。 不是100%吗?
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