Math Battle [ 0138: 0137 の補足 ]

[ 0138: 0137 の補足 ]


[ 湯会老人のコメント ]

星楊令さんといろいろ話し合いました。 楊令さんを正式に Math Battle メンバーとしてお迎えします。 むかし千手さんが在籍していた某大手 IT 企業で AI の開発をやっておられます。

距離 sqrt(2) の状態を ①、距離 0 の状態を ② と呼ぶことにします。

 ① から ① に移る確率は 2/3, ② に移る確率は 1/3。
 ② から ① に移る確率は 3/3, ② に移る確率は 0/3。

初期状態 (第 0 時点) の ① は 1。

第 1 時点の ① は 2/3。

第 2 時点の ① は; (2/3)*(2/3) + (1/3)*(3/3) = 7/9 = 0.7777...

第 3 時点の ① は; (7/9)*(2/3) + (2/9)*(3/3) = 20/27 = 0.7407...

第 n 時点の ① を n の式にして、 f(n) が 0.75 (= 3/4) に収束することを示せばいいと思います。 明らかに収束は速いですね。

三奈さん、再帰的プログラムを描いて収束の様子をグラフにしてください。 多絵さん、 f(n) を n の式で表してください。 これで f(n) が 0.75 に収束することが代数的に証明できます。


[ 西尾三奈さんのコメント ]

はい、さっそく再帰的プログラムを作って Libre Office Calc (Excel と同等) でグラフを描きました。 0.75 への収束は速いですね。あとは多絵さんの出番。


[ 浅見多絵さんのコメント ]

f(n) = (2/3)*f(n-1) + (3/3)*(1-f(n-1))
= 1 - (1/3)*f(n-1)

だと思います。これを使って:

f(0) = 1
f(1) = 1 - (1/3)*1 = 2/3
f(2) = 1 - (1/3)*(2/3) = 7/9
f(3) = 1 - (1/3)*(7/9) = 20/27
f(4) = 1 - (1/3)*(20/27) = 71/81
f(5) = 1 - (1/3)*(71/81) = 202/273
f(6) = 1 - (1/3)*(202/273) = 617/819 (約 0.7534) ...

になります。以下同文。
f(n) が 3/4 に近づくにつれ
f(n+1) は 1 - (1/3)*(3/4) = (12-3)/12 = 3/4 に近づきます。

これで f(n) が 3/4 に収束することが証明されました。


[ 丘品花志先生のコメント ]

うーん、感心しました。
状態遷移に確率を振って数列を導き出し、その収束値を求めるとは。
さすが Math Battle チームですね。

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[ 0140: 連想配列を使いました ]

[ 0139: 積み重ねた半円の面積 ]

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[ 0137: 0133 ふたたび ]

[ 0136: 出題と回答の振り返り ]

[ 0135: 3乗根の和 ]

[ 0134: 難問ふたたび ]

[ 0133: 立方体頂点上の2匹の平均距離 ]

[ 0132: 直角三角形の辺上の正三角形 ]

[ 0131: 円の中の2個の正三角形 ]

[ 0130: 2個の同心円と接線 ]

[ 0129: 長方形の中の2個の半円 ]

[ 0128: 半円の中の円 ]

[ 0127: 三角形の中の辺x ]

[ 0126: xy2次方程式の整数解 ]

[ 0125: 湯会老人の近況報告 ]

[ 0124: 真実の愛は無限にある? ]

[ 0123: AIで素敵な曲を作るのは可能? ]

[ 0122: 雪が降りはじめたのはいつ? ]

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