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Brecha máxima entre N puntos en un círculo

Si $N$ puntos en la circunferencia de un círculo son elegidos al azar, żcuál es la probabilidad de $F(\theta)$ que la separación máxima entre vecinos de puntos es, al menos,$\theta$? Debido a que los huecos suma a $2\pi$, el máximo debe ser de al menos $2\pi/N$, por lo que $$F(\theta)=1 \text{ for } \theta\le\frac{2\pi}{N}.$$ At the other extreme, the solution to this problem shows that $$F(\theta) = N\left(1 - \frac{\theta}{2\pi}\right)^{N-1} \text{ for } \theta\ge\pi.$$ Hay una forma cerrada de solución para cualquier otro valor de $\theta$?


Actualización: El general de forma cerrada solución está dada en la respuesta a continuación. En términos de la notación de la pregunta, es $$ F(\theta) = \sum_{k=1}^{K} (-1)^{k-1} {N\elegir k} \left(1 - \frac{k \theta}{2\pi}\right)^{N-1}, $$ donde $K = \min(N, \lfloor{2\pi/\theta}\rfloor)$. Esto se reduce a los casos límite dado en la pregunta al $\theta \le 2\pi/N$ (en cuyo caso $K=N$) y al $\theta \ge \pi$ (en cuyo caso $K=1$).

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Martin OConnor Puntos 116

Como Shai Covo indica, esto se da en mi respuesta a la reciente Matemáticas Desbordamiento de la pregunta "Espera que el Segundo Momento de Puntos al Azar en un Círculo."

Para una unidad de círculo, la respuesta es $$F(x) = n(1-x)^{n-1} - \binom{n}{2} (1 - 2x)^{n-1} + \cdots + (-1)^{k-1} \binom{n}{k} (1 - kx)^{n-1} + \cdots,$$ donde la suma se continúa hasta que $kx > 1$.

Para la derivación ver el MO respuesta. Que se apoya fuertemente en la Sección 6.4 ("el Azar de la División de un Intervalo") en David y Nagaraja del Orden de Estadísticas, páginas 133-137, y los correspondientes ejercicios en las páginas 153-155.

El resultado fue aparentemente el primero publicado por Ronald Fisher en "Pruebas de Significación en el Análisis Armónico," Actas de la Sociedad Real de Londres, Serie a, 1929, pp 54-59. (Mis disculpas que este es un JSTOR enlace y no uno que está libremente disponible.)

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