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Valor esperado del número de sorteos

Tenemos$5$ número en una bolsa:$(1,3,5,7,9)$. Sacamos uno de la bolsa y luego la devolvemos. Lo hacemos hasta que la suma de los números se pueda dividir por$3$. ¿Cuál es el valor esperado del número de sorteos?

Mi idea era resolverlo con cadenas de Markov: Estados:$0,1,2$. Así que números$\mod 3$.

La matriz será: $ \begin{pmatrix} 2/5 & 2/5 & 1/5 \\ 1/5 & 2/5 & 2/5 \\ 2/5 & 1/5 & 2/5 \end {pmatrix} $

Entonces tenemos un sistema de ecuaciones:$k_1=1+2/5k_1+2/5k_2$,$\ k_2=1+1/5k_1+2/5k_2$ y$k_3=0$.

Incluso si resuelvo esto, no estoy seguro de cómo continuar. Gracias por la ayuda.

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goric Puntos 5230

Desde $P$ es doblemente estocástica de la matriz, el invariante de la medida es uniforme, es decir, $\pi=(1/3,1/3,1/3)$. Por lo tanto, el número esperado de pasos para volver al estado$0$$\mathbb{E}_0(T_0)=1/\pi_0=3$.

Este es un método bien vale la pena conocer, y que yo he usado antes en este sitio aquí, aquí, y aquí, por ejemplo.

3voto

Oli Puntos 89

Utilizamos su idea, pero en parte por la facilidad de escribir utilizamos la notación diferente. Decir que estamos en Estado de $1$ si la suma hasta el momento es congruente a $1$ modulo $3$, y que estamos en el Estado de $2$ si la suma es congruente a $2$. Deje $m$ la media de tiempo de espera. Deje $a_1$ ser el adicional de la media de tiempo de espera, dado que estamos en Estado de $1$, e $a_2$ adicional de la media de tiempo de espera dado que estamos en Estado de $2$.

En la primera selección, podemos conseguir algo divisible por $3$, en cuyo caso hemos dedicado $1$ pick, y nuestro adicionales de tiempo de espera es $0$. O bien obtener un $1$ o $7$, y nuestro medio adicional de tiempo de espera es $a_1$. O bien obtener un $5$, y nuestro medio adicional de tiempo de espera es $a_2$. Así $$m=1+\frac{2}{5}a_1+\frac{1}{5}a_2.\tag{1}$$ Supongamos que estamos en Estado de $1$, y hacer otra prueba. Si queremos obtener un $3$ o $9$, nos quedamos en Estado de $1$, y nuestro adicional que se espera el tiempo que queda en $a_1$. Si queremos obtener un $1$ o $7$, nuestro adicional que se espera el tiempo de espera se vuelve $a_2$. Y si conseguimos $5$, estamos acabados. Así $$a_1=1+\frac{2}{5}a_1+\frac{2}{5}a_2.\tag{2}$$ Del mismo modo, $$a_2=1+\frac{1}{5}a_1+\frac{2}{5}a_2.\tag{3}$$ Resolver las dos últimas ecuaciones para$a_1$$a_2$, y sustituir en la Ecuación (1).

3voto

gar Puntos 3883

También podemos considerar una cadena de markov absorbente:

$$ A = \ left (\begin{array}{rrrr} 0 & \frac{1}{5} & \frac{2}{5} & \frac{2}{5} \\ 0 & \frac{2}{5} & \frac{1}{5} & \frac{2}{5} \\ 0 & \frac{2}{5} & \frac{2}{5} & \frac{1}{5} \\ 0 & 0 & 0 & 1 \end {array} \ right) $$

El tiempo esperado para absorber el estado es entonces dado por

), C = \ left (\begin{array}{rrr} 1 & 0 & 0 \\ 0 & 1 & 0 \\ 0 & 0 & 1 \end {array} \ right) - # - {array} \ right) $$

Que es 3.

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