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楼主: mathe

[转载] 抛硬币出现连续正面的概率

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发表于 2008-7-20 09:21:07 | 显示全部楼层
周末你不在家你跑研究所?
真是敬业阿

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mathe -1 又错了,怎么可能呢?

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毋因群疑而阻独见  毋任己意而废人言
毋私小惠而伤大体  毋借公论以快私情
发表于 2008-7-20 09:58:04 | 显示全部楼层
多谢了!我只要4位左右的近似值就可以了。太感谢了,小激动,哈哈。
原帖由 mathe 于 2008-7-20 08:57 发表

不知道你要的是精确值还是近似值。
如果要精确值,那么还是使用递推数列计算$F_n^{(10)}$最方便,附件压缩包中fb10.txt给出了所有你需要的n对应的$F_{n+2}^{(10)}$的值,fb10.c给出计算它们的源代码(需要gmp库的 ...
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发表于 2008-7-20 10:03:17 | 显示全部楼层
mathe:

55555555555
别克扣我鲜花阿
多不容易赚阿

那你的地址,用户名,密码给俺一份
限制权限的我也要,我自己的服务器
速度太低
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 楼主| 发表于 2008-7-20 14:59:21 | 显示全部楼层
呵呵,给你密码你也进不去。
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 楼主| 发表于 2008-7-20 15:07:19 | 显示全部楼层
10#中估计公式的误差发现有很漂亮的写法:
$1/{2pii}oint_{|z|=1}{(z-1)z^{n+t-2}}/{z^{t+1)-2z^t+1}dz$
而类似的,我们也可以有
$b(n)=1/{2pii}oint_{|z|=2}{(z-1)z^{n+t-2}}/{z^{t+1)-2z^t+1}dz$
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发表于 2008-7-20 15:35:36 | 显示全部楼层
7
小气
俺不稀罕呢
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 楼主| 发表于 2008-7-21 09:39:17 | 显示全部楼层
原帖由 mathe 于 2008-7-20 15:07 发表
10#中估计公式的误差发现有很漂亮的写法:
$e(n)=1/{2pii}oint_{|z|=1}{(z-1)z^{n+t-2}}/{z^{t+1)-2z^t+1}dz$
而类似的,我们也可以有
$b(n)=1/{2pii}oint_{|z|=2}{(z-1)z^{n+t-2}}/{z^{t+1)-2z^t+1}dz$


上面这个积分式我们换一种形式就是函数
${z-1}/{z^{t+1}-2z^t+1}$分别在区域$1<|z|<2$和$|z|>2$中罗兰展开式中$1/{z^n}$的系数,也就是我们将这个问题转化回为特征函数问题
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 楼主| 发表于 2008-7-21 14:21:37 | 显示全部楼层
为了证明10#中公式
$b(n)=[{r^{-1}(r-1)}/{(t+1)r-2t}r^n]$,这里$[x]$代表最接近x的整数
我们先证明
${r^{-1}(r-1)}/{(t+1)r-2t}<1/2$
其中1<r<2而且$r^{t+1}-2r^t+1=0$ ,
首先我们容易得出$(t+1)r-2t>0$
这个是因为方程$h(x)=x^{t+1}-2x^t+1$中,显然$h({2t}/{t+1})<0,h(2)>0$,而且前面已经证明r是h(x)唯一一个绝对值大于1的解,所以${2t}/{t+1}<r<2$
所以我们需要证明$2(1-r^{-1})<(t+1)r-2t$也就是$(2-r)r<2/{t+1}$
由于我们知道$r^t(2-r)=1$,所以只要证明$r^{t-1}>{t+1}/2$也就是$r>root{t-1}{{t+1}/2}$(其中$t>=2$)
而其中右边容易得出在$t=2$时有最大值1.5,而$r>{2t}/{t+1}$,所以在t>=4时都已经有不等式成立。
而对于t=3时,我们知道$r_3=1.83...>1.5$,对于t=2,$r_2=1.618...>1.5$
所以我们证明了${r^{-1}(r-1)}/{(t+1)r-2t}<1/2$
而更加容易的,我们可以证明$(r-1)/{(t+1)r-2t}>1/2$ (这个等价于r<2),
而又有前面的不等式得到$(r-1)/{(t+1)r-2t}<r/2<1$
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 楼主| 发表于 2008-7-21 14:29:02 | 显示全部楼层
现在我们定义序列$e(n)=b(n)-{r^{-1}(1-r)}/{2t-(t+1)r}r^n$也就是这个误差,其中对于所有的$n>=-t+2$全部定义。
而其中$b(n)$在$n<=0$时定义为$b(-t+2)=b(-t+3)=...=b(0)=0$(这样所有这些项都可以用同一个递推公式推导了)
显然$e(n)$也满足递推公式$e(n+t)=e(n+t-1)+e(n+t-2)+...+e(n)$,这个递推式对于所有的$n>=-t+2$都成立。
而且我们知道$e(0)=b(0)-{r^{-1}(1-r)}/{2t-(t+1)r}=-{r^{-1}(1-r)}/{2t-(t+1)r}$,所以$-1/2<e(0)<0$
同样,我们知道$-1/2<e(-1)<0,-1/2<e(-2)<0,...,-1/2<e(-t+2)<0$
而$e(1)=1-{r-1}/{(t+1)r-2t}$,所以$0<e(1)<1/2$
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 楼主| 发表于 2008-7-21 14:36:33 | 显示全部楼层
我们现在定义一个模型,有一个人在实数轴的整点上行走(开始坐标大于1),他每次分别以均等的概率随机后退t格或前进1格,知道到达坐标位置$[-t+2,1]$之间停止;如果他最后停留在坐标x,那么我们说他最终的得分为$e(x)$,那么请问如果他的起始坐标为x,那么他最终得分的期望值是多少呢?(容易证明他最终会停止下来的概率为1)
非常有意思,对于任何一个位置n,他最终得分的期望值为$e(n)$,由于每个最终得分都在$-1/2$和$1/2$之间,我们可以知道所有的$e(n)$也必然只能在$-1/2$和$1/2$之间。也就是这种方法可以证明上面的猜想。

这个是因为假设开始在位置n的得分为$f(n)$,我们知道对于任意$n>=2$有$f(n)={f(n+1)+f(n-t)}/2$或者说$f(n+1)=2f(n)-f(n-t)$,而且对于$n<=1$有边界条件$f(n)=e(n)$
根据$f(n)$的递推公式我们知道它对应的特征方程为$x^{t+1}-2x^t+1$,这个方程有一个根的绝对值大于1,还有一个根为1,其余t-1个根绝对值小于1,根据
http://bbs.emath.ac.cn/thread-354-1-1.html 中的结论,由于数列$f(n)$有界,那么绝对值大于1的根所对应的项的系数必然为0。也就是$f(n)$的通项公式可以由其余t个特征根决定,也就是前t项已经唯一决定了数列$f(n)$,而由于$e(n)$也满足同样递推式,必然得出$f(n)=e(n)$
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