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Encuentre la probabilidad de que un determinado pez sea capturado antes de que se agoten dos de los colores de peces.

En un determinado estanque hay L peces blancos, M rojos y N amarillos. Uno de los peces amarillos es Jorge. Un pescador captura un pez al día y sólo deja de hacerlo si se agotan dos de los colores de los peces. Encuentra la probabilidad de que George sobreviva.

Se me ocurrió que P(George sobrevive) = ((L+M+N-1)/(L+M+N))(N/(L+M+N)).

Primero intenté resolver el problema encontrando P(George sobrevive sin que se agoten los 2 colores) = (L+M+N-1)/(L+M+N). Encontré esto mediante el uso de permutaciones.

Entonces encontré la probabilidad de que dos colores agotados. He pensado que sólo tengo que preocuparme de que se agoten los peces blancos y rojos, ya que la única manera de que George sobreviva es que se agoten tanto los blancos como los rojos. Así que P(se agotan los peces blancos y rojos) = N/(L+M+N). Creo que esto es correcto, pero no estoy seguro.

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Daniel Mathias Puntos 46

Ignora los peces amarillos que no sean George. De los $(L+M+1)$ peces relevantes, George debe ser el único que no ha sido capturado. La probabilidad de esto debería ser bastante clara:

$$\frac{1}{L+M+1}$$

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Interesante. Así que ignoramos los peces amarillos aparte de George para encontrar la probabilidad de que sobreviva. Todavía estoy confundido sobre por qué los peces amarillos son ignorados. ¿No deberían incluirse también porque el pescador acabará capturando peces amarillos?

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La supervivencia de @nj George no depende de que se capturen o no otros peces amarillos. Sobrevive si, y sólo si, sobrevive a todos los peces blancos y a todos los peces rojos.

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Yo (también) he votado al alza. Buen análisis.

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user2661923 Puntos 87

Es cierto, pero no concluyente, que Jorge muere a menos que los peces rojos y blancos se agoten (es decir, a menos que los peces amarillos nunca se agoten). La complicación es que Jorge podría seguir morir si es capturado antes de que se agoten los peces rojos y blancos.

Tal vez el enfoque más claro sea pretender que todos los $(L + M + N)$ se capturarán peces, pero que una vez que dos de los colores son agotado todos los peces capturados hasta ese punto se matarán, y todos los peces capturados después de ese punto se salvados por la política de captura y liberación.

Así que la pregunta es cuál es la probabilidad de que George no aparezca en la secuencia de peces enganchados hasta después de todos los $(L + M)$ Los peces rojos y blancos aparecen en esta secuencia.

Dejemos que $D$ denotan $(L + M + N)!$ lo que significa que $D$ denota todas de las distintas formas de ordenar los peces para determinar el orden en el que se capturan los peces.

Centrándose sólo en el pez amarillo, George puede ser el $k^{\text{th}}$ peces capturados, donde $k$ es igualmente como tener cualquiera de los valores en $\{1, 2, \cdots, N\}.$

Supongamos que George es el $k^{\text{th}}$ pescado capturado, y George sobrevive. Considera esto como un resultado exitoso.

El número de secuencias que representan este resultado exitoso son $f(k) = \binom{N-1}{k-1} \times (L+M + [k - 1])! \times [N-k]!$

En este caso, el primer factor RHS se utiliza para determinar cuál de los $(N-1)$ otros los peces amarillos son capturados antes que George.

En consecuencia, la probabilidad de que George sobreviva debería ser
$\frac{\sum_{k=1}^N \,f(k)}{D}.$

Anexo Demostrando que mi respuesta es equivalente a la de Daniel Mathias.

Lema 1 : $~ \displaystyle \forall ~n,T ~\in ~\mathbb{Z^+}, ~\sum_{k=0}^{n-1} \binom{T + k}{T} ~=~ \binom{T + n}{T+1}.$

Prueba por inducción:

$~ n = 1 ~: \displaystyle \binom{T + 0}{T} ~=~ 1 ~=~ \binom{T + 1}{T+1}.$

$~ n = N + 1 ~:$ $~\displaystyle \sum_{k=0}^{N} \binom{T + k}{T} ~=~ \left[\sum_{k=0}^{N-1} \binom{T + k}{T}\right] + \binom{T + N}{T}$

$=~$ [por suposición inductiva]

$~\displaystyle \binom{T + N}{T+1} + \binom{T + N}{T} ~=~ \binom{T + [N+1]}{T+1}.$


Dejemos que $T \equiv (L + M).$

Por el lema 1, $~ \displaystyle \sum_{k=0}^{N-1} ~\binom{L + M + k}{L + M} ~=~ \binom{L + M + N}{L + M + 1} ~\Rightarrow $

$~ \displaystyle (L+M)! \times (N-1)! \times \sum_{k=0}^{N-1} ~\binom{L + M + k}{L + M} ~=~ \frac{(L + M + N)!}{(L + M + 1)} ~\Rightarrow $

$~ \displaystyle (N-1)! \times \sum_{k=0}^{N-1} ~\frac{(L + M + k)!}{k!} ~=~ \frac{(L + M + N)!}{(L + M + 1)} ~\Rightarrow $

$~ \displaystyle (N-1)! \times \sum_{k=1}^{N} ~\frac{(L + M + [k-1])!}{[k-1]!} ~=~ \frac{(L + M + N)!}{(L + M + 1)} ~\Rightarrow $

$~ \displaystyle \sum_{k=1}^{N} \left\{~ \binom{[N-1]}{[k-1]} \times ~ (L + M + [k-1])! \times (N - k)! ~\right\} ~=~ \frac{(L + M + N)!}{(L + M + 1)} $

$~\Rightarrow$

$~ \displaystyle \sum_{k=1}^{N} ~f(k) ~=~ \frac{(L + M + N)!}{(L + M + 1)} ~=~ \frac{D}{(L + M + 1)} $ .

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