两个数学题
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-24 23:09:46  楼主  关注此帖评分:
两个数学题
第一题:过河
见下图。这条河里有12个小岛,有25座桥连接小岛与小岛,小岛与河岸。每座桥都有0.5的概率是断开的。(比如那种可以拉起来以便过船的桥。)每座桥断开与否是独立的事件。问:在任意一个时间点,可以过桥的概率是多少?
注意这里问的是时间点,或者说以很快的速度过桥。所以“走到一个小岛上,等一会儿,再到另一个小岛上“是不允许的。

第二题:自由落体
在赤道上,从高楼上扔下一个球,不计空气影响。问这个球是不是落到正下方?偏东还是偏西?如果你要我定义什么叫正下方,有很多方法定义,比如拉根线掉个重锤,比如与地心的连线,这都是等效的。


两道题都摘自《The Unofficial IEEE Brainbuster Gamebook: Mental Workouts for the Technically Inclined》,第一题稍有修改,以防个别同志写程序brute force。自己画的图,有点丑。
Put your OWN COOL signature here!
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作者:Broadway (等级:4 - 马马虎虎,发帖:148) 发表:2008-03-25 18:50:11  2楼 评分:
老大很强大,
把5座桥改成了25座。。

还是谢谢你推荐的这本书!
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-03-26 00:02:07  3楼 评分:
第一题比书上的原题难得多,因为有些通路会在某一段掉头往回走。
好难啊。。。

记起一个类似的问题:
在W*L的纸上(W>>L)随机地撒火柴棍。单位面积里火柴棍数量是均匀而已知的,但是方向是随机的。当然,我们排除火柴棍树立起来的情况。求火柴棍构成一条能跨过纸面(L方向)的通路的概率。
前一两年还有人发表论文讨论这个来着,只是把火柴棍换成碳纳米管。


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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 00:50:01  4楼 评分:
第一题比书上的原题难得多,因为有些通路会在某一段掉头往回走。好难啊。。。 记起一个类似的问题: 在W*L的纸上(W>>L)随机地撒火柴棍。单位面积里火柴棍数量是均匀而已知的,但是方向是随机的。当然,我们排除火柴棍树立起来的情况。求火柴棍构成一条能跨过纸面(L方向)的通路的概率。 前一两年还有人发表论文讨论这个来着,只是把火柴棍换成碳纳米管。
我只是多画了几个桥,但解法和原题一样。你想复杂了
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作者:香陵居士 (等级:16 - 好恐怖呀,发帖:22662) 发表:2008-03-26 11:20:43  5楼
第二题还是不清楚啊,是扔球时候的正下方,还是球落地时候的正下方?
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 12:29:38  6楼 评分:
第二题还是不清楚啊,是扔球时候的正下方,还是球落地时候的正下方?
扔球时候的正下方
那我再定义严密一点吧。

在赤道离地100米高处,释放一个小球。问小球是不是落到释放小球那一点的正下方的地上。

"A的正下方的地上"的意思是"过A和地心,作一条直线,这条直线和地面的交点"。当然A点不能在地面以下。交点有两个,肯定是近的那个咯。
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 12:50:04  7楼 评分:
第一题比书上的原题难得多,因为有些通路会在某一段掉头往回走。好难啊。。。 记起一个类似的问题: 在W*L的纸上(W>>L)随机地撒火柴棍。单位面积里火柴棍数量是均匀而已知的,但是方向是随机的。当然,我们排除火柴棍树立起来的情况。求火柴棍构成一条能跨过纸面(L方向)的通路的概率。 前一两年还有人发表论文讨论这个来着,只是把火柴棍换成碳纳米管。
你说的那个火柴棍,就连简化为一维后也很难。
假设火柴棍是随机放在一根筷子上的,问火柴棍完全覆盖筷子的概率。

与此相关的有个"random parking problem"。就是说在一条长为100的线段上随机放长为1的线段,这些长为1的线段不能有交集,一直放到不能再放为止,问期望可以放多少条。答案是70多条,没法用closed form表示,是用归纳法解的。二维的相同的问题是open problem。参见http://mathworld.wolfram.com/RenyisParkingConstants.html
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-03-26 16:15:06  8楼 评分:
我只是多画了几个桥,但解法和原题一样。你想复杂了
书里给的答案算概率好像算错了...
不过利用对称性是对的...没想到这个

一直在考虑n*m座桥的问题,动态规划是行不通的。你又不让brute force...

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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-03-26 16:22:30  9楼
你说的那个火柴棍,就连简化为一维后也很难。假设火柴棍是随机放在一根筷子上的,问火柴棍完全覆盖筷子的概率。 与此相关的有个"random parking problem"。就是说在一条长为100的线段上随机放长为1的线段,这些长为1的线段不能有交集,一直放到不能再放为止,问期望可以放多少条。答案是70多条,没法用closed form表示,是用归纳法解的。二维的相同的问题是open problem。参见http://mathworld.wolfram.com/RenyisParkingConstants.html
嗯,把那几篇文章找出来看了看,他们是用monte carlo来brute force
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 16:31:22  10楼 评分:
书里给的答案算概率好像算错了...不过利用对称性是对的...没想到这个 一直在考虑n*m座桥的问题,动态规划是行不通的。你又不让brute force...
brute force行不通,因为2^(m*n)种情况,太多了
也就只能用对称的方法解这种特殊情况,没法推广。
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 16:34:13  11楼 评分:
书里给的答案算概率好像算错了...不过利用对称性是对的...没想到这个 一直在考虑n*m座桥的问题,动态规划是行不通的。你又不让brute force...
书上没错,注意P(A+B)可不是P(A)+P(B)
P(A+B)=P(A)+P(B)-P(A*B)
有时也写成
P(A|B)=P(A)+P(B)-P(A&B)
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作者:Broadway (等级:4 - 马马虎虎,发帖:148) 发表:2008-03-26 18:25:46  12楼 评分:
brute force行不通,因为2^(m*n)种情况,太多了也就只能用对称的方法解这种特殊情况,没法推广。
老大题目出的太吓人,
弟兄们只好猜个0.5,或是到网上搜索找答案了。。
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-03-26 20:32:49  13楼 评分:
书上没错,注意P(A+B)可不是P(A)+P(B)P(A+B)=P(A)+P(B)-P(A*B) 有时也写成 P(A|B)=P(A)+P(B)-P(A&B)
我是说P(B), P(C)的表达式需要展开,才能用“since all prob. are the same”
来下结论。
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作者:hash (等级:7 - 出类拔萃,发帖:5077) 发表:2008-03-26 20:34:00  14楼 评分:
brute force行不通,因为2^(m*n)种情况,太多了也就只能用对称的方法解这种特殊情况,没法推广。
Monte Carlo is the much better than simplistic brute force.
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-26 21:35:35  15楼 评分:
老大题目出的太吓人,弟兄们只好猜个0.5,或是到网上搜索找答案了。。
解不出来也可以参加讨论嘛
第一题我也没想出来,我看答案才知道的。

我看到第一题后的第一反应就是,五座桥,只有32种情况。把32个情况全部画出来,一个一个数,有几个走得通的。

这就是问什么我把它改成25座桥,以免谁有类似的想法。
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作者:香陵居士 (等级:16 - 好恐怖呀,发帖:22662) 发表:2008-03-27 12:58:14  16楼 评分:
解不出来也可以参加讨论嘛第一题我也没想出来,我看答案才知道的。 我看到第一题后的第一反应就是,五座桥,只有32种情况。把32个情况全部画出来,一个一个数,有几个走得通的。 这就是问什么我把它改成25座桥,以免谁有类似的想法。
我也没有其他想法啊,只是想到利用对称性只用考虑一半的“入口”就可以了。
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-27 14:14:16  17楼
我也没有其他想法啊,只是想到利用对称性只用考虑一半的“入口”就可以了。
除了你说的对称,还有另一种对称,dual graph
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作者:Broadway (等级:4 - 马马虎虎,发帖:148) 发表:2008-03-27 18:47:10  18楼
除了你说的对称,还有另一种对称,dual graph
Do you mean isotropic in 2D?
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作者:hahata (等级:4 - 马马虎虎,发帖:1126) 发表:2008-03-27 18:55:54  19楼
Technically Inclined
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作者:吴永铮 (等级:8 - 融会贯通,发帖:2078) 发表:2008-03-28 01:04:07  20楼
Do you mean isotropic in 2D?
what do you mean by isotropic?
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