一个概率直觉题目 - V2EX
V2EX = way to explore
V2EX 是一个关于分享和探索的地方
现在注册
已注册用户请  登录
请不要在回答技术问题时复制粘贴 AI 生成的内容
mathzhaoliang

一个概率直觉题目

  •  
  •   mathzhaoliang
    neozhaoliang 2020 年 10 月 17 日 2934 次点击
    这是一个创建于 2015 天前的主题,其中的信息可能已经有所发展或是发生改变。

    我们假设一个人以太阳系中心为原点,从此位置出发,在一个平面内作步长为 1 米二维的随机游动,即他每一次都随机选择东、南、西、北四个方向之一,然后向这个方向移动 1 米的距离。一旦某个时刻这个人走出了太阳系,或者回到了原点则过程结束。

    现在有 A 和 B 两个旁观者打赌,赌这个人是先回到原点,还是先走出太阳系。A 说这个人会先回到原点,B 说这个人会先走出太阳系。

    考考大家的直觉:A 和 B 获胜的概率分别是多少?

    从直觉看,毫无疑问 A 获胜的概率更大一些,毕竟从原点出发回到原点还是挺容易的。所以我提供几个选项供大家选择:

    1. B 获胜的概率在 0.1 - 1 之间。
    2. B 获胜的概率在 0.01 - 0.1 之间。
    3. B 获胜的概率在 0.01 - 0.001 之间。
    4. B 获胜的概率小于千分之一。

    大家猜猜哪个答案是对的?作为参考,太阳系的半径为 45 亿千米。

    这个问题是有较为准确的估计的,令人惊讶的是,如果你把范围放大到银河系 (半径 10^21 米),那么 A, B 各自获胜的概率变化很小。

    第 1 条附言    2020 年 10 月 18 日
    B 获胜的准确值大约在 1/20 左右,所以答案是 2 。

    更准确的结论是:随着范围半径 R 的增大,B 获胜的概率近似为

    1 / (1.0293737 + lnR * 2 /π )

    所以如果你把范围扩大到银河系的话 (半径为 5 万光年),B 获胜的概率仍然有 1/30 左右,下降不大!
    15 条回复    2020-10-18 18:03:45 +08:00
    MoYi123
        1
    MoYi123  
       2020 年 10 月 18 日
    1

    从 A 点到 B 点的概率约等于 1/( A,B 距离画一个圆,落在圆上的点的个数)
    所以只要距离原点 2-3 个点就很难回到原点了。
    lpts007
        2
    lpts007  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    答案是 42 。

    直觉没我强的同学可以百度搜“三长一短选最短”
    lpts007
        3
    lpts007  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    曾经,我的大头是上路一霸。
    sillydaddy
        4
    sillydaddy  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    原点只是一个点,而太阳系边缘也是"无数"个点,如果游走的起始点在中心点与边缘的中间,那概率比大概就是 45 亿千的量级。如果从中心点游走。。凭直觉我选 1
    Darkside
        5
    Darkside  
       2020 年 10 月 18 日
    盲猜

    设操作序列长度为 n 。A 获胜的条件是东西步数一样,南北步数一样( n 只能为偶数),然后排列组合算一算; B 获胜的条件是 4^n 减去 A 获胜的情况。然后就是数列求和。

    不知道有没有好心人愿意算一算。
    xuanbg
        6
    xuanbg  
       2020 年 10 月 18 日
    回到原点的概率是 1/4 - 无穷小,走出太阳系的概率是 3/4 - 无穷大。因为走的步数越多,越不容易回到原点。
    winglight2016
        7
    winglight2016  
       2020 年 10 月 18 日
    @xuanbg xd,虽然我概率没学懂,但是我想提醒一下,概率值在 0-1 之间

    @Darkside 我的思路也是类似,不过,并不是非要四步才能回去,两步也是可以的,所以应该是这样:
    1/4*1/4+( 1-1/4*1/4 )*( 1/4*1/4 )+( 1-X )*( 1/4*1/4 )。。。X 是加法数列的第二项,因为到了第三四步或者五六步依然是 1/4*1/4 的机会和前面两步达成刚好相反的效果

    大概推导一下,1/4*1/4*( 1-1/4*1/4+1/4*1/4 -( 1/4*1/4 )^2...),想不到,最终算下来居然是 1/16,选 B 吗?
    Catam
        8
    Catam  
       2020 年 10 月 18 日 via iPhone
    Martingale stopping? 好久没用概率论了
    no1xsyzy
        9
    no1xsyzy  
       2020 年 10 月 18 日
    我只记得结论是二维游走回原点可能性随着允许半径扩大无限趋近 1
    BingoXuan
        10
    BingoXuan  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    可以简化为复数的随机游走,东 1+0j,南 0-1j,西-1+0j,北 0+1j 。回到原点概率会远高过走出太阳系。最简单的,沪指回到 3k 和上到 30k 的概率,前者远比后者大。
    mathzhaoliang
        11
    mathzhaoliang  
    OP
       2020 年 10 月 18 日
    @Catam 和 martingale 有关系,叫做 Green 函数。
    aguesuka
        12
    aguesuka  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    又是你,上次 f(10000,10000)的函数有点美妙,是你想出来的吗?
    aguesuka
        13
    aguesuka  
       2020 年 10 月 18 日 via Android
    我的思路是一维情况下,只有远离或者靠近,即距离+1 和-1 。那么从距离 n 出发时,到达 2n 和 0 的几率是一样的。递归,n 等于 1 的时候几率是 0 即到 2 和到 1 的几率是一样大的,log(2 ,2*0.45g )+log(2 ,1000)约等于 40 。二维情况,远离比靠近的几率要大。所以答案在 12 之间。
    mathzhaoliang
        14
    mathzhaoliang  
    OP
       2020 年 10 月 18 日
    @aguesuka

    哈哈是来自一个题目 http://pywonderland.com/mabinogion-sheep-problem/
    你那个 log 表达式看不懂。这个题目要严格解释起来确实要用到 Markov 链,鞅以及一些更精细的概念。
    aguesuka
        15
    aguesuka  
       2020 年 10 月 18 日
    @mathzhaoliang 就是以 2 为底,45 亿千米即 450_000_000_000 米的对数。结果大约是 40,也就是回到原点的几率是达到 45 亿 km 的记录的 40 倍。
    二维条件下,我感觉是不能用初等函数来描述的两个自然数比,已经超出的我的数学范围了。如果用程序来算这两个自然数的话,我想到的办法是 O(n^2)的时间复杂度。不知道有没有更快的方法。
    关于     帮助文档     自助推广系统     博客     API     FAQ     Solana     1063 人在线   最高记录 6679       Select Language
    创意工作者们的社区
    World is powered by solitude
    VERSION: 3.9.8.5 64ms UTC 23:11 PVG 07:11 LAX 16:11 JFK 19:11
    Do have faith in what you're doing.
    ubao msn snddm index pchome yahoo rakuten mypaper meadowduck bidyahoo youbao zxmzxm asda bnvcg cvbfg dfscv mmhjk xxddc yybgb zznbn ccubao uaitu acv GXCV ET GDG YH FG BCVB FJFH CBRE CBC GDG ET54 WRWR RWER WREW WRWER RWER SDG EW SF DSFSF fbbs ubao fhd dfg ewr dg df ewwr ewwr et ruyut utut dfg fgd gdfgt etg dfgt dfgd ert4 gd fgg wr 235 wer3 we vsdf sdf gdf ert xcv sdf rwer hfd dfg cvb rwf afb dfh jgh bmn lgh rty gfds cxv xcv xcs vdas fdf fgd cv sdf tert sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf sdf shasha9178 shasha9178 shasha9178 shasha9178 shasha9178 liflif2 liflif2 liflif2 liflif2 liflif2 liblib3 liblib3 liblib3 liblib3 liblib3 zhazha444 zhazha444 zhazha444 zhazha444 zhazha444 dende5 dende denden denden2 denden21 fenfen9 fenf619 fen619 fenfe9 fe619 sdf sdf sdf sdf sdf zhazh90 zhazh0 zhaa50 zha90 zh590 zho zhoz zhozh zhozho zhozho2 lislis lls95 lili95 lils5 liss9 sdf0ty987 sdft876 sdft9876 sdf09876 sd0t9876 sdf0ty98 sdf0976 sdf0ty986 sdf0ty96 sdf0t76 sdf0876 df0ty98 sf0t876 sd0ty76 sdy76 sdf76 sdf0t76 sdf0ty9 sdf0ty98 sdf0ty987 sdf0ty98 sdf6676 sdf876 sd876 sd876 sdf6 sdf6 sdf9876 sdf0t sdf06 sdf0ty9776 sdf0ty9776 sdf0ty76 sdf8876 sdf0t sd6 sdf06 s688876 sd688 sdf86