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¿La probabilidad de que un número contiene el dígito 3 es 1?

Basado en este Numberphile video de reclamaciones que casi todos los enteros contienen un $3$, tengo un par de preguntas sobre el razonamiento detrás de la recurrente números decimales como $0.9999\ldots =1$

Lo que han demostrado es que el $$\lim_{n \to + \infty} \frac{10^n-9^n}{10^n} = 1$$

básicamente, esto significa que la probabilidad de eg. un $3$ se producen en un conjunto de números como para $1-10, 1-100,$ aumenta a medida que el límite superior se hace grande.

Por lo que son más propensos a ver un $3$ cuando tome $1-100000$,$1-10$, ya que la probabilidad es mayor.

Así que lo que me gustaría saber es como '$n$' enfoques $∞$ ¿la probabilidad de ver una '$3$' es igual a $0.99999....$?

Pero desde $0.9999... = 1$ no esto no tiene sentido, ya que hay una infinidad de números que no tienen un '$3$'?

Todo lo que necesito es para una explicación de por qué esta lógica está mal. Más simple de las respuestas son más apreciados.

Nota

No estoy buscando la razón de por qué 0.9999...=1.

15voto

Morgan Rodgers Puntos 3629

La probabilidad aumenta al aumentar la distancia, como tú dices, la probabilidad de que un 3 aparece cuando se elige un número al azar entre 1 y 100000 es mucho mayor que al escoger un número entre 1 y 100. A medida que el aumento de la gama, la probabilidad aumenta; cuando no tenemos un límite superior, la probabilidad es $0.999\ldots = 1$. Así que sí, la probabilidad de que, teniendo un completamente al azar entero, tiene un 3 como uno de sus dígitos es 1.

Ok ahora a esperar; hay un montón de números enteros sin 3 (infinitamente muchos), así que ¿cómo puede ser esto?

El problema es la interpretación de la "probabilidad de 1". Tendemos a pensar que esto significa que toma un número aleatorio, sería imposible que no lo contienen de 3 (que claramente no es cierto). Pero esta interpretación sólo funciona cuando estamos hablando acerca de la probabilidad de un evento a partir de una muestra finita de espacio. Cuando el número de posibilidades son infinitas (como en esta situación, donde hay infinitamente muchos enteros a elegir), esto tiene un significado ligeramente diferente. Esto significa que el evento ocurre con "casi seguramente". Por lo que tomar un número al azar, la probabilidad de que no contiene un 3 es cero, pero no es imposible. Sería como dividir un átomo cuando se lanza un dardo a una diana.

12voto

Yves Daoust Puntos 30126

Sí, hay infinitamente muchos números sin un $3$, pero hay muchos más con un $3$.

De hecho, en números de dígitos $n$, $9^n$ no tienen $3$, mientras que $10^n-9^n$. La relación es

$$\left(\frac{10}9\right)^n-1$$ which tends to infinity exponentially, meaning that the numbers without a $$ %3 se convierten cada vez más raro.


También nota que "la probabilidad de ver un $3$ es igual a $1$" no significa que es absolutamente imposible que no $3$.

5voto

Michiel de Mare Puntos 15888

Tu pregunta parece ser : "¿Cómo es posible que un evento tenga el 100% de probabilidad si hay excepciones?" La respuesta es, este es sólo uno de los muchos contra-intuitivo situaciones cuando se trata con conjuntos infinitos.

Con finito de conjuntos, si un evento tiene cualquier excepciones, su probabilidad es necesariamente < 100%. Sin embargo, con conjuntos infinitos, es posible que haya algunas excepciones (incluso un número infinito de excepciones) y en el caso de que aún tiene 100% de probabilidad. En otras palabras, con conjuntos infinitos, "es cierto, con una probabilidad de 1" y "siempre es cierto" tienen significados diferentes!

Ver casi seguramente para obtener más información.

2voto

5xum Puntos 41561

Usted parece pensar que los números de $0.9999999\dots$ $1$ son dos cosas diferentes. Ellos no lo son. Son exactamente la misma cosa. La diferencia entre el $0.999\dots$ $1$ es la misma que la diferencia entre "El tercer round rock girando alrededor del sol" y "la Tierra". Son dos maneras diferentes de representar exactamente lo mismo.

Lo que se muestra en el vídeo es que el límite de la probabilidad de ver una $3$ es igual a $1$. Que no quiere decir que la probabilidad de sí mismo es igual a $1$ para cualquier valor de $n$.

Lo que significa es que si $n$ es muy grande, entonces la probabilidad es realmente cerca de la $1$. No igual $1$, por supuesto, ya que siempre se puede elegir un número sin tres.

-2voto

Dewi Morgan Puntos 121

La lógica es tanto el bien y el mal, dependiendo de qué tipo de matemáticas que usted está utilizando. Pero yo soy un programador, en lugar de un matemático, así que toma lo que le digo con una pizca de sal.

En la programación, al menos, una vez que usted comience a trabajar con diferentes infinitos, tal vez el uso de las bibliotecas, las cuales permiten controlar el Aleph números de bien ordenado conjuntos infinitos, también se comienza a jugar con diferentes tipos de ceros, o más bien, con diferentes tipos de infinitesimals, que todos los llamados "cero" en casi todas las ramas de las matemáticas (álgebra, cálculo), de la misma manera como se tratan todos los tipos de infinito como un único "inversa-cero", 1/0, el concepto de "límite superior" de los números enteros.

Una vez que usted comience a usar las matemáticas que es consciente de la relación de los infinitos, entonces 0.999... no es uno, es sólo infinitesimalmente lejos de uno. El hecho de que hay dos maneras de pensar acerca de esto, matemáticamente, es por eso que hay muchos argumentos acerca de: como en todos los grandes argumentos, ambos lados están a la derecha.

Si usted está utilizando las matemáticas que es consciente de conjuntos infinitos, entonces 0.999... != 1, pero 0.999... == 1 - (1/infinito).

Si se selecciona aleatoriamente un entero, la posibilidad de que hay pocos dígitos en lo que podríamos expresar su magnitud (incluso mediante el uso de atajos como los poderes de poderes, términos como "googol" y "de graham número", o knuth de la flecha hacia arriba notación) en una sola vida es infinitesimal: sólo hay un número finito de magnitudes que podemos expresar, y un número infinito de magnitudes.

Desde todo el mundo "sabe" que la división de cualquier número entero por el infinito da cero, entonces hay al parecer cero enteros que podemos expresar. Pero el uso de las matemáticas que es consciente de las diferentes infinitos, no hay cero: sólo un infinitesimalmente pequeña fracción de números enteros que podemos expresar.

La probabilidad de un número sin un 3 en ella, es infinitamente más grande que eso. Porque hay una infinita cantidad de números 3, y sólo un número finito de la lista de números que no podía ser expresado por los seres humanos.

Pero todavía es infinitesimalmente pequeño, debido a que para cada número sin tres, hay un número infinito de que no contienen grupos de tres.

Fotografiando la no-threes es duro. Esto me parece más fácil de la imagen cuando se considera el "contable" enteros, y los innumerables "real" entre los números. Para mí está claro que hay infinitos números enteros, entre cada una de ellas, hay infinitos números reales.

Las posibilidades de acertar un número entero cuando panorámica a través de los números de 0.5 a 1.5, son del 100%. La probabilidad de seleccionar al azar un número entero aleatorio de selección de forma que el rango de infinitudinously pequeño.

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