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$\开始组$

概率问题要求我们掷硬币n美元$次数(实际上$100$每次有HH美元$只要有泰铢($THT)$或aTTT美元$谁更有可能获胜?

[例如,考虑以下顺序美元THHHTHTTTT$。此序列给出$2$指向ALice和$3$指向鲍勃。]

使用(两个单独的)马尔可夫链和矩阵乘法(在计算机上完成),我们发现爱丽丝更有可能获胜(爱丽丝获胜$622452888834764723839990461444$鲍勃获胜的次数$597223930770097681231606561162$当我们有$100$抛掷)。我们为其他几个人尝试过n美元$图中显示,爱丽丝总是更有可能获胜。小于或等于100次投掷的图形

我们使用递归解决方案(也使用计算机)验证了这个答案,因此我们相信答案是正确的。

所以我们试图通过分析概率的生成函数来实现这一点。我们表示为$p_{n,k,TT}=\mathbb p(X_n=k|Y_{n-1}=T,Y_n=T)$哪里$X_i$是Alice和Bob在1美元$-第次掷骰子Y_j美元$代表$j美元$-第次掷骰子。同样,我们定义$p_{n,k,TH},p_{n,k,HT},p _{n,k,HH}$。产生的递归如下:$$\开始{align}p_{n,k,TT}&=frac12(p_{n-1,k+1,TT}+p_{n-1,k,HT})\\p_{n,k,TH}&=frac12(p_{n-1,k,HT}+p_{n-1,k,TT})\\p_{n,k,HT}&=frac12(p_{n-1,k+1,TH}+p_{n-1,k,HH})\\p_{n,k,HH}&=frac12(p_{n-1,k-1,TH}+p_{n-1,k-1,HH{)\\\结束{对齐}$$我们定义了生成函数$\varphi_n(z)=\sum_k\mathbb P(X_n=k)z^k$并定义$\varphi_{n,TT}(z),\varphi_n,TH}$作为各自的条件生成函数。再加上适当的基本情况$$\varphi_n(z)=开始{bmatrix}1&1&1\end{bmatrix}\begin{bmatricx}\frac1z&0&1&0\\1 & 0 & 1 & 0\\0&\frac1z&0&1\\0&z&0&z\结束{bmatrix}^{n-2}\开始{bmatrix}1\\1\\1\\z\end{bmatrix}$$

现在意识到这一点$$\mathbb P(\text{Bob获胜})={\frac1{2\pii}}\int_C\left(\sum_{k<0}z^{-k-1}\right)\varphi_n(z)dz$$ $$\mathbb P(\text{Alice获胜})={frac1{2\pii}}\int_{C'}\left(\sum_{k>0}z^{-k-1}\right)\varphi_n(z)dz$$以获得合适的轮廓$C,C'$我们稍后定义。做一些复杂的分析魔术,我们得到$$\mathbb P(\text{Alice中奖})-\mathbbP(\text{Bob中奖})={\frac 1{2\pii}}\int_C{\frac{\varphi_n(z^{-1})-\varphi_n(z)}{1-z}}~\mathrm dz$$哪里C美元$轮廓是否令人满意$\max\{|z|:z\在C\}<1中$并且包含原点在内(半半径圆应该有效)。

现在我们想证明这个积分大于$0$为所有人$n\geq3(美元)$但真的卡住了。我们尝试对角化矩阵以理解$\varphi_n(z)$但这太可怕了。

感谢您的任何帮助。

$\端组$
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  • 1
    $\开始组$ 这还不够,但至少在一定程度上与$A$的预期点数为$\frac有关{n-1}四$B$是$2\次\压裂{n-2}八=\压裂{n-2}4$,所以至少$A$的预期分数更高。您可以计算每个变量的方差,并使用正常近似值,但当然,分布是相关的,所以计算不是那么简单。 $\端组$
    – 卢鲁
    评论 5月22日20:59
  • 1
    $\开始组$ 提出络合物分析问题的另一种方法是:证明$\phi_n(z^{-1})/(1-z)$在$z=0$时的剩余总是大于$\phin_(z^})/(1-z)$的剩余。 $\端组$ 评论 5月23日0:16
  • 2
    $\开始组$ 在图中,我假设水平轴是$n$,垂直轴是获胜概率。要么是爱丽丝赢了,要么是鲍伯赢了,否则他们就平局了。对于较大的$n$值,平局的概率应该很小,因此他们获胜的概率之和应该接近$1$,但图表显示的情况并非如此。我错过了什么吗? $\端组$
    – 
    评论 5月23日3:33
  • 1
    $\开始组$ @user8675309对于$THTTT$,Bob得2分,Alice得0分。同样,对于$HHHH$,Alice得3分,Bob得0分。我应该举个例子,谢谢你指出这一点。 $\端组$ 评论 5月23日16:48
  • 1
    $\开始组$ @HackR好的,怎么样大声笑? $\端组$ 评论 5月28日3:11

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