‏نمایش پست‌ها با برچسب ریاضی. نمایش همه پست‌ها
‏نمایش پست‌ها با برچسب ریاضی. نمایش همه پست‌ها

۱۳۸۸ مهر ۱۱, شنبه

احتمال اینکه دو عدد تصادفی برابر باشند چقدر است؟ (2)

گفته بودم که می خوام نمودار n در برابر a را که در پست دیگری معرفی کردم به دست آورم. در شکل زیر نمودار کوچکتر تغییرات n نسبت به a را در مقیاس لگاریتمی را نشان می دهد و شکل بزرگتر همان نمودار در محدوده ای است که اختلاف دو عدد، a، به سمت یک میل می کند. همانطور که می بینید این نمودار به جز برای شرایطی که a به یک نزدیک می شود خطی است.


همانطور که هومن هم در کامنت پست قبلی گفته است، احتمال اینکه دو عدد تصادفی با اختلافی کمتر از a داشته باشیم برابر با 2*a است (و به این ترتیب n برابر با 1/(2*a) است) و رایانه نیز همین نتایج را به دست می دهد. اما در شرایطی مرزی، وقتی عددی در محدوده ی نزدیک به صفر و یک انتخاب بشود عدد دوم مقداری از شانس خود را برای همسایگی با عدد اول از دست می دهد، چون نمی تواند بزرگتر از یک ویا کوچکتر از صفر باشد. وقتی a خیلی کوچکتر از یک باشد این اتفاق چندان اهمیت ندارد، اما وقتی که مقدار آن به یک نزدیک شود می توانیم اثر آن را بر مقدار n ببینیم. نمودار ما نیز همین مطلب را نشان می دهد.


البته منظور من از این آزمایش بیشتر مشاهده ی رفتار رایانه در انتخاب عدد تصادفی بود. چون همانطور که می توان تصور کرد هر عدد تصادفی در رایانه توسط فرایندی (پروسه ای) انتخاب می شود و من کنجکاو بودم که بدانم آیا ممکن است که این فرایند انتخاب در برنامه ای مثل متلب از روند خاصی پیروی کند. و آیا دو عدد تصادفی پشت سر هم ممکن است رابطه ای با هم داشته باشند؟ تجربه ی من در اینجا محدود به چند میلیون بار تکرار در یک برنامه ی ساده است که نشان می دهد که می توان به ماهیت تصادفی بودن اعداد در این برنامه اعتماد کرد. البته من از جزییات فرایند انتخاب عدد تصادفی چیزی نمی دانم ولی خوشبختانه دقت اجرا در برنامه من را تحت تاثیر قرار نمی دهد :).



۱۳۸۸ شهریور ۲۹, یکشنبه

احتمال اینکه دو عدد تصادفی برابر باشند چقدر است؟

تصور کنید که دو عدد تصادفی (رندوم) حقیقی بین صفر و یک را انتخاب می کنیم. احتمال اینکه این جفتِ تصادفی مساوی باشند چقدر است؟ از نظر ریاضی پرواضح است که این احتمال روبه صفر میل می کند، چون تعداد اعداد حقیقی بین صفر و یک بی نهایت است. اما در دنیای واقعی چطور؟ در واقع این به میزان دقت ما بستگی دارد. در مورد این دو عدد تصادفی میزان دقت را می توان به اختلاف بین دو عدد تعبیر کرد. مثلن می توانیم بگوییم اگر اختلاف دو عدد کمتر از یک صد هزارم بود آنها مساوی هستند.


من یک برنامه ی ساده درمتلب به این ترتیب نوشتم:

- دو عدد تصاوفی بین صفر و یک را پشت سر هم انتخاب کن

- اختلاف آنها را محاسبه کن (این مقدار را a می نامیم.)

- اگر اختلاف آنها کمتر از یک صدهزارم بود برنامه را متوقف کن

- تعداد دفعات این تکرار را تا زمانی که برنامه متوقف شود بشمار


خروجی این برنامه تعداد دفعاتی است که رایانه دو عدد تصادفی متوالی را حساب کرده، تا زمانی که اختلاف آن دو عدد (a) کمتر از یک صدهزارم باشد. برای اطمینان از نتیجه می بایست این فرایند را به اندازه ی کافی تکرار کرد و یک مقدار میانگین به دست آورد. من این برنامه را یک میلیون بار تکرار کردم (البته من این کار را نکردم، رایانه این کار را کرد :)). نتیجه این عدد بود: 50000.259 (اجازه بدهید که این عدد را n بنامیم). به این ترتیب به طور متوسط از هر 50000 بار انتخابِ متوالی ِ دو عدد تصادفی، یک بار این دو عدد مساوی هستند.


حالا شاید بپرسید چرا به این مساله فکر می کردم؟ خوب راستش داشتم برنامه ای می نوشتم که در آن قرار بود یک جفتِ تصادفی را بارها انتخاب کنم (مثلن صدهزاربار) و می خواستم بدانم احتمال اینکه این جفت مساوی باشند یا خیلی به هم نزدیک باشند چقدر است. همانطور که نتیجه ی به دست آمده می گوید، در هر صدهزار بار به طور متوسط دوبار این مساله اتفاق می افتد که خوشبختانه برای برنامه ی من مشکلی نبود :).


بعد از آن کنجکاو شده بودم بدانم که مقدار n نسبت به a چگونه تغییر می کند؟ هنوز وقت نکردم جواب این یکی را پیدا کنم. این کار باشد برای پست بعدی.