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Expresar la probabilidad mediante su estimación

Que una fuente $S$ generando una secuencia binaria (e independiente) con las siguientes probabilidades: $p$ para el símbolo "0" y $1-p$ para el símbolo "1".

La estimación del ratio R (que es una probabilidad) es

$R=\frac{\text{total number of consecutive $ n $ zeros}}{\text{total number of zeros}}$ .

Ejemplo:

Dejemos que $S=0010 1010 0001 0000 0011$ y $n=4$ . Hay 2 subsecciones de $n$ ceros consecutivos, por lo que $R=\frac{2\times4}{14}=\frac{8}{14}$ .

La pregunta es: ¿cuál sería la expresión de $R$ en términos de $p$ y $n$ ?

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palehorse Puntos 8268

La frase "la estimación del cociente R (que es una probabilidad)..." es bastante confusa (como el título).

Como se define, $R$ es una variable aleatoria, con tres parámetros $M,n,p$ donde $M$ es el número total de símbolos. Supongo que quiere decir que, para $M\to \infty$ Esperamos que $R$ para converger (en probabilidad) a una constante, que depende de $n,p$ .

Un enfoque ligeramente informal: dividamos la secuencia en corre (subsecuencias de valores iguales), con longitudes $a_1,a_2 ... a_T$ . Entonces $\sum_{k=1}^T a_k =M$ y cada $a_k\ge 1$ sigue un distribución geométrica (con medios $1/p$ y $1/(1-p)$ para las ejecuciones de todos los ceros y de todos los tonos, respectivamente). Entonces, para grandes $M$ tenemos

$$ \frac{T}{2} \frac{1}{p} + \frac{T}{2}\frac{1}{1-p}\approx M \implies T \approx 2M p ( 1-p) \tag1$$

Ahora, la probabilidad de que una carrera de todos los ceros tenga una longitud $n$ es $p(1-p)^{n-1}$ . Entonces, en promedio, tendremos

$$p(1-p)^{n-1} \frac{T}{2} \approx M p^2 (1-p)^{n} \tag2$$ tales recorridos, que ascienden a

$$n M p^2 (1-p)^{n} \tag3$$ número total de $n-$ ceros consecutivos. Por lo tanto,

$$ R\to n p^2 (1-p)^{n} \tag4$$

Editado: Esta respuesta supone que una "sucesión de $n$ ceros consecutivos" corresponde a una serie de exactamente $n$ ceros. Si (según tu ejemplo) aceptas tiradas de mayor tamaño (pero las cuentas como una sola si contiene una tirada no solapada de tamaño $n$ ), el planteamiento sigue siendo válido, pero debe modificarse.

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