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Probabilidad y permutaciones

He realizado un experimento en el que un individuo había pedido 5 elementos (es decir, en su "respuesta" fue algo como $(3,2,1,4,5)$ o de alguna otra permutación). El orden correcto se $(1,2,3,4,5)$ y quiero saber la probabilidad de obtener 1, 2, 3 o 5 de los números a la derecha por la casualidad.

Sé que la probabilidad de obtener todos los derechos de la casualidad es $1/5!$, y creo que la probabilidad de obtener 3 derecho es:

$$ \frac{5 \elegir 2}{5!} $$

Porque si usted consigue 3 a la derecha está "intercambio" de dos elementos de $(1,2,3,4,5)$. Estoy teniendo dificultad para deducir el resto de las probabilidades. He escrito un R código que simula el proceso, así que tengo un aproximado de respuesta. Yo sólo quería saber cómo hacerlo a mano.

Gracias de antemano!

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Oli Puntos 89

Calcula la probabilidad de obtener exactamente $3$ derecho correctamente, y por supuesto que la probabilidad de obtener todos los $5$ a la derecha. La probabilidad de obtener exactamente $4$ derecho es evidentemente $0$. Tan sólo tenemos que lidiar con las probabilidades de $2$, $1$, e $0$ a la derecha.

Un pequeño comentario sobre el número de permutaciones que tienen exactamente $3$ a la derecha. Su análisis fue buena. Yo, sin embargo, prefiere contar de la siguiente manera. Hay $\binom{5}{3}$ formas de seleccionar los cuales tres serán de la derecha. Para cada uno de estos aspectos, la necesidad de intercambiar los otros dos, por lo que el número es $\binom{5}{3}$. Se optó, en cambio, los dos elementos que podrían ser intercambiados. La misma cuenta.

Exactamente $2$ a la derecha, que nos permiten contar las permutaciones que tienen exactamente $2$ a la derecha. Que $2$ son de la derecha puede ser elegido es $\binom{5}{2}$ maneras. Para cualquier tipo de elección, que deja tres entradas, dicen $a$, $b$, y $c$, que debe ser del todo mal. Por lo tanto $a$ debe estar en una de las posiciones de $b$ o $c$. Si $a$ está en la posición$b$, $b$ debe estar en la posición $c$ (no puede estar en la posición $a$, para, a continuación, $c$ serían forzadas en la posición $c$, lo que haría más de $2$ a la derecha). De ello se desprende que hay $\binom{5}{2}(2)$ permutaciones en las que exactamente $2$ son de derecha.

Exactamente $1$ derecha, la que está a la derecha puede ser elegido en $\binom{5}{1}$ maneras. Que deja a $4$ elementos, que deben estar en la posición incorrecta. ¿Dónde se $a$ ir? Hay $3$ posibilidades, $b$, $c$, y $d$. La situación es simétrica en $b$, $c$, y $d$, por lo que contamos con las permutaciones que tome $a$$b$, y multiplicar el resultado por $3$.

Así que supongamos $a$ va a la posición $b$. Quizás $b$$a$, en cuyo caso $c$ $d$ también deberá obtener intercambiados. Esto le da a $1$ permutación. O quizás $b$ $c$ o $d$. Contamos con las permutaciones que tome $b$$c$, y multiplicar por $2$. Por lo $a$$b$, e $b$$c$. A continuación, $c$ debe ir a $d$, e $d$ debe ir a $a$. Llegamos a la conclusión de que hay $1+2$ permitido permutaciones tal que $a$$b$. El total es, por tanto,$\binom{5}{1}(3)(3)$.

Exactamente $0$ a la derecha, podemos utilizar la misma idea. Sin embargo, es más fácil restar la suma de las respuestas de $5$, $4$, $3$, $2$, y $1$$5!$.

Comentario: Nos hizo crudo contar, con prácticamente ninguna teoría. Para números más grandes que $5$, esto podría llegar a ser muy difícil. Hay general de la teoría que le da una respuesta. Para más detalles, mira por ejemplo la discusión de las alteraciones en la Wikipedia.

Para cualquier $m$, vamos a $D_m$ el número de alteraciones de un conjunto $S_m$ $m$ elementos, esto es, las permutaciones de $S_m$, que no dejan ningún elemento fijo. (Wikipedia utiliza la notación $!m$$D_m$.) Hay expresiones explícitas, y también es bueno recurrencias, por $D_m$. El número de permutaciones de un conjunto de $n$ elementos que salen exactamente $k$ elementos fijos es, a continuación,$\binom{n}{k}D_{n-k}$.

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Tone Stangeland Puntos 21

Yo sólo quería hacer la simple observación de que, ya que sólo se busca en permuting una secuencia de 5, el número total de permutaciones es 5!=120 que es lo suficientemente pequeño como para completar la enumeración. Estoy seguro de que la mayoría de los matemáticos encontrar hacerlo por fuerza bruta de mal gusto. Pero no funciona como usted sistemáticamente enumerar la totalidad de los 120. Usted puede, a continuación, inspeccione cada uno para ver cómo muchos números están en su lugar correcto y, a continuación, suma todos los casos con 1 y dividir por 120 para obtener la probabilidad de un partido. Hacer lo mismo para 2,3 y 5. Aparte de la evidente lógica de que si la partida 4 la última sólo puede ser, en su justo lugar, se puede ver esto al señalar que el caso no tenía exactamente 4 coinciden con sus posiciones. No me di cuenta de que esto fue mencionado en la respuesta anterior. Hice la enumeración completa y consiguió 46/120 para 0 46/120 para 1 20/120 para 2 7/120 para 3 0/120 para 4 y 1/120 de 5.

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