易混 2024 年山东预赛 · P006567
两题都有“满足条件就停止”,但不放回与有放回决定了不同的样本模型。前者可考察随机排列中的相对先后,后者允许同一编号反复出现,需刻画每个时刻是否仍未停止。
停止规则相似,并不意味着能共用排列次序的推理。
设整数 。从编号 的卡片中有放回地等概率抽取,并记录下每次的编号。若 均出现或 均出现就停止抽取,则抽取卡片数的数学期望为。
分数写 a/b,根号写 √ 或 sqrt,π 写 pi 也可以。
先独立尝试,再展开工具说明与想法来源。
尾和公式 来自把T写成“是否超过k”的指示量之和;有放回独立抽取使避开r个编号的概率为(1-r/n)^k。
想法从哪来:停止事件是某一组两张都见过,而继续事件要求每组至少缺一张,先把这个逻辑写清,才不会误用无放回排列。对固定抽取次数k,指定若干编号始终缺失的概率是一个简单幂。继续事件可写成四种“从每组各缺一张”的并,再用容斥;重复缺失三个、四个编号时的系数要按交叠次数合并。算出继续概率后,与其逐个求停止在第k次的概率再乘k,不如直接对继续概率求和,所有项都变成几何级数。k=0应为一、k=1仍为一,是检查容斥系数与尾和起点最方便的两个边界。
原题是“有放回”抽取,不能使用随机排列次序统计;用尾和公式计算尚未停止的概率。
记停止时刻为 。抽取 次后仍未停止,等价于在两组 、 中各至少有一个编号尚未出现。对缺失编号作容斥,得到
由非负整数随机变量的尾和公式,
时尾概率为 ;三个几何级数的公比绝对值都小于 。当 时停止概率为 ,也与尾概率公式相符。
有放回等待时间优先用尾和公式;“若干指定编号尚未同时出现”可用缺失事件的容斥表示为几何项。
须将未停止事件写成两组各缺至少一号,正确处理其容斥系数,再用尾概率求和获得期望。
易混 2024 年山东预赛 · P006567
两题都有“满足条件就停止”,但不放回与有放回决定了不同的样本模型。前者可考察随机排列中的相对先后,后者允许同一编号反复出现,需刻画每个时刻是否仍未停止。
停止规则相似,并不意味着能共用排列次序的推理。
已记下,谢谢!