Какова вероятность того, что все зрители сядут на чужие места?

Сообщения: 7 🔎

# 20 Сен 2015 22:30:40
Evgeniy

В концертном зале $n$ мест и пришли ровно $n$ зрителей. У зрителей есть билеты с номерами мест, но они рассаживаются по местам в случайном порядке. Какова вероятность того, что все зрители сядут на чужие места?

Цитировать

# 21 Сен 2015 10:22:31
PaSeBelik

Короче, я перебрал первые значения n, и для функции F(n) - количестыво способов рассадить по чужим местам, и получим рекуррентную формулу : F(n)=(F(n-1)+F(n-2))*(n-1). А вот явно выразить F[n] пока не знаю как

Цитировать

# 23 Сен 2015 01:33:17
WeirdStranger

Пусть искомое событие A = {n зрителей сели на чужие места}. Соответственно тогда противоположное событие A'={Хотя бы один зритель сел на свое место}. Рассмотрим его поподробнее: А'=А₁+A₂+...+A_n, где A_k={Зритель под номером k сел на свое место}. Эти события совместные, поэтому применим общую формулу для вычисления суммы вероятности совместных событий: и обозначим ее P(n). Для вычисления P(n) необходимо знать следующие вероятности: P(A_k)=1/n (понятно, что в пустом зале зрителю под номером k вероятность сесть на свое место именно такая), соответственно получаем P(A_k*A_m*A_r*...)=(1/n)*(1/(n-1))*(1/(n-2))...=1/(n*(n-1)*(n-2)...) - если первый зритель приходил в пустой зал, то второй уже в зал, вместимостью на одно сиденье меньше и т.д.
Замечу, что в каждой из сумм в формуле P(n) будет С_n^k слагаемых, где n - количество совместных событий, k - кол-во множителей в произведении событий. Так как вероятности в этой формуле не зависят от номера зрителя, а только от их количества, то можно упростить формулу P(n): P(n) = С_n¹*(1/n) - С_n²*(1/(n*(n-1))) + С_n³*(1/(n*(n-1)*(n-2))) - ... + (-1)^n-1*С_nⁿ*(1/n!). Так как первое слагаемое всегда равно 1, как и множитель С_nⁿ, то P(n) = 1 - С_n²*(1/(n*(n-1))) + С_n³*(1/(n*(n-1)*(n-2))) - ... + (-1)^n-1*(1/n!)
Итого получаем, что искомая вероятность P(A) = 1-P(A') = 1-P(n) = 1- (1 - С_n²*(1/(n*(n-1))) + С_n³*(1/(n*(n-1)*(n-2))) - ... + (-1)^n-1*(1/n!)) = С_n²*(1/(n*(n-1))) - С_n³*(1/(n*(n-1)*(n-2))) -... + (-1)ⁿ*(1/n!) = P(A) (n>1) (I).
Лично я проверял на n=2 и n=3, все сошлось с переборным результатом на листочке)) К примеру, для n=3: P(A) = 1-P(3) = С₃²*(1/(3*(3-1))) - (1/3!) = 3*1/6 - 1/6 = 1/3.

Если заметили какие-то ошибки, то подправьте.

EDIT. Формула I не совсем корректно работает при тупой подстановке n=2 & n=3, но у меня уже ночь и голова не варит, поэтому лень формализовывать до идеала.

Цитировать

# 23 Сен 2015 15:15:41
Evgeniy

WeirdStranger, на форуме можно использовать LaTeX

Цитировать

# 24 Сен 2015 12:51:56
Math

Действительно, можно решать с помощью формулы для суммы событий.

Пусть событие $A_k$ = "зритель под номером $k$ сел на свое место". Тогда событие $A=A_1+A_2+\cdots+A_n$ = "хотя бы один зритель сел на свое место" и его отрицание $\bar{A}$ = "ни один зритель не сел на свое место". Причем $P(\bar{A})=1-P(A)$ .

$P(A)=P\left(\sum_{k=1}^{n}A_k\right)=\sum_{k=1}^{n}(-1)^{k-1}\left( \sum_{1 \le i_1 < i_2 < \cdots < i_k \le n} P(A_{i_1}A_{i_2} \cdots A_{i_k}) \right)$

Для данной задачи в этой сумме все слагаемые вида $P(A_{i_1}A_{i_2} \cdots A_{i_k})$ равны между собой и число слагаемых такого вида для каждого $k$ равно числу сочетаний из $n$ по $k$ , то есть равно $C_n^k$ . Поэтому формулу можно переписать так:

$P\left(\sum_{k=1}^{n}A_k \right)=\sum_{k=1}^{n}(-1)^{k-1}C_{n}^{k}P(A_1A_2 \cdots A_k)$ .

По формуле условной вероятности имеем:

$P(A_1A_2\dots A_k)=P(A_1)P(A_2/A_1)P(A_3/A_1A_2)\cdots P(A_k/A_1\cdots A_{k-1})=\frac{1}{n}\times\frac{1}{n-1}\times\cdots\times\frac{1}{n-(k-1)}=\frac{(n-k)!}{n!}.$

Учитывая, что $C_{n}^{k}=\frac{n!}{k!(n-k)!}$ , получим:

$P(A)=\sum_{k=1}^{n}(-1)^{k-1}\frac{n!}{k!(n-k)!}\frac{(n-k)!}{n!}=\sum_{k=1}^{n}\frac{(-1)^{k-1}}{k!}=1-\frac{1}{2!}+\frac{1}{3!}-\frac{1}{4!}+\frac{1}{5!}+\cdots+\frac{(-1)^{n-1}}{n!}$ .

И окончательно:

$P(\bar{A})=1-\left(\sum_{k=1}^{n}\frac{(-1)^{k-1}}{k!}\right)=\sum_{k=2}^{n}\frac{(-1)^{k}}{k!}=\frac{1}{2!}-\frac{1}{3!}+\frac{1}{4!}-\frac{1}{5!}\cdots+\frac{(-1)^{n}}{n!}$ .

Можно также заметить, что

$\lim_{n\to\infty}\sum_{k=2}^{n}\frac{(-1)^{k}}{k!}=\frac{1}{e}\approx 0.3678794412$ ,

то есть вероятность почти не меняется с ростом числа зрителей.

Цитировать

# 25 Сен 2015 02:33:27
WeirdStranger

2m@th:
Спасибо за переписывание моего решения с использованием LaTeX и дальнейшее усовершенствование. Все верно, за исключением описки в формуле условной вероятности - последний множитель должен иметь знаменатель n-(k-1), а не n-(1+k).

2Eugene:
Я не знаю синтаксис LaTeX, но постараюсь использовать его в дальнейшем (если придется) по тем правилам в ссылке.

Цитировать

# 25 Сен 2015 14:16:49
Math

WeirdStranger писал(а):

последний множитель должен иметь знаменатель n-(k-1), а не n-(1+k).

Спасибо, исправил.

Цитировать

Сообщения: 7 🔎


*Имя:
Заголовок:
[tex-clear] [tex-help] [ted] formulas > Формат Шрифт $\mathit{}$ $\mathbf{}$ $\mathrm{}$ $\mathsf{}$ $\mathfrak{}$ $\mathbb{}$ $\mathcal{}$ $\mathscr{}$ Размер $\tiny Aa$ $\scriptsize Aa$ $\footnotesize Aa$ $\small Aa$ $\normalsize Aa$ $\large Aa$ $\Large Aa$ $\LARGE Aa$ $\huge Aa$ $\Huge Aa$ Цвет ${\color{Red} }$ ${\color{DarkRed} }$ ${\color{BrickRed} }$ ${\color{Magenta} }$ ${\color{VioletRed} }$ ${\color{Yellow} }$ ${\color{Orange} }$ ${\color{DarkOrange} }$ ${\color{Brown} }$ ${\color{Sepia} }$ ${\color{Green} }$ ${\color{DarkGreen} }$ ${\color{ForestGreen} }$ ${\color{Teal} }$ ${\color{Emerald} }$ ${\color{Blue} }$ ${\color{DarkBlue} }$ ${\color{RoyalBlue} }$ ${\color{BlueViolet} }$ ${\color{Purple} }$ ${\color{Gray} }$ ${\color{Plum} }$ ${\color{Cyan} }$ Стиль \text{} $\tstyle$ $\dstyle$ Дроби, корни $\frac{}{}$ $\tfrac{}{}$ $\dfrac{}{}$ $\cfrac{}{}$ $\over$ $\atop$ $\sqrt{}$ $\sqrt[]{}$ $\binom{}{}$ $\tbinom{}{}$ Скобки $()$ $\{\}$ $[]$ $\|\|$ $\\|\\|$ $\langle \rangle$ $\left( \right)$ $\left\{ \right\}$ $\left[ \right]$ $\left\| \right\|$ $\left\\| \right\\|$ $\left\langle \right\rangle$ $\left( \right.$ $\left. \right)$ $\left\{ \right.$ $\left. \right\}$ $\left[ \right.;$ $\left. \right]$ $\left\| \right.;$ $\left. \right\|$ Декор., индексы $^{}$ $_{}$ $^{}_{}$ ${}^{}$ ${}_{}$ ${}^{}_{}$ $\leftidx{}{}{}$ $\ltrans{}$ $\vec{}$ $\bar{}$ $\tilde{}$ $\hat{}$ $\dot{}$ $\ddot{}$ $\dddot{}$ $^{\circ}$ $\overset{\circ}{}$ $\overset{\frown}{}$ $\overrightarrow{}$ $\overleftarrow{}$ $\overline{}$ $\underline{}$ $\widetilde{}$ $\widehat{}$ $\overbrace{}^{}$ $\underbrace{}_{}$ $\overset{}{}$ $\underset{}{}$ $\left. \right\|_{}^{}$ $\left. \right\|_{}$ $\not{}$ $\cancel{}$ $\bcancel{}$ $\xcancel{}$ Пробелы, разд. $\!$ $x y$ $\,$ $\;$ $\$ $\quad$ $\qquad$ $\cdot$ $\dots$ $\cdots$ $\ddots$ $\vdots$ $\colon$ $\mid$ \phantom{} \mathstrut{} Квант., операц. $\forall$ $\exists$ $\exists!$ $\nexists$ $\lnot$ $\land$ $\lor$ $\cup$ $\cap$ $\sqcup$ $\sqcap$ $\setminus$ $\bigtriangleup$ $\uplus$ $\cdot$ $\circ$ $\times$ $\pm$ $\mp$ $\dotplus$ $\div$ $/$ $\neg$ $\wedge$ $\vee$ $\barwedge$ $\veebar$ $\curlywedge$ $\curlyvee$ $\textasciicircum$ $\oplus$ $\ominus$ $\otimes$ $\oslash$ $\odot$ $\circledcirc$ $\circledast$ Отношения $\in$ $\notin$ $\ni$ $\not\ni$ $\subset$ $\supset$ $\not\subset$ $\not\supset$ $\subseteq$ $\supseteq$ $\nsubseteq$ $\nsupseteq$ $\subsetneq$ $\supsetneq$ $\subsetneqq$ $\supsetneqq$ $\neq$ $\approx$ $\equiv$ $\not\equiv$ $\sim$ $\nsim$ $\cong$ $\ncong$ $\leqslant$ $\geqslant$ $\nleqslant$ $\ngeqslant$ $\le$ $\ge$ $\nleq$ $\ngeq$ $\nless$ $\ngtr$ $\lneq$ $\gneq$ $\lneqq$ $\gneqq$ $\ll$ $\gg$ $\prec$ $\succ$ $\nprec$ $\nsucc$ $\preceq$ $\succeq$ $\npreceq$ $\nsucceq$ $:=$ $\overset{\mathrm{def}}{=}$ $\triangleq$ $\models$ $\vdash$ $\dashv$ $\mid$ $\nmid$ $\mathop{\vdots}$ $\mathop{\not\vdots}$ $\parallel$ $\nparallel$ $\perp$ $\not\perp$ Большие операт. $\sum_{}^{}$ $\sum_{}$ $\prod_{}^{}$ $\prod_{}$ $\bigcup_{}^{}$ $\bigcup_{}$ $\bigcap_{}^{}$ $\bigcap_{}$ $\bigsqcup_{}^{}$ $\biguplus_{}^{}$ $\bigvee_{}^{}$ $\bigwedge_{}^{}$ $\bigoplus_{}^{}$ $\bigotimes_{}^{}$ $\bigodot_{}^{}$ Стрелки $\to$ $\mapsto$ $\rightarrow$ $\leftarrow$ $\leftrightarrow$ $\nrightarrow$ $\nleftarrow$ $\nleftrightarrow$ $\Rightarrow$ $\Leftarrow$ $\Leftrightarrow$ $\nRightarrow$ $\nLeftarrow$ $\nLeftrightarrow$ $\Uparrow$ $\Downarrow$ $\Updownarrow$ $\rightrightarrows$ $\longmapsto$ $\longrightarrow$ $\longleftarrow$ $\longleftrightarrow$ $\uparrow$ $\downarrow$ $\updownarrow$ $\Longrightarrow$ $\Longleftarrow$ $\Longleftrightarrow$ $\implies$ $\iff$ $\rightleftarrows$ $\nearrow$ $\swarrow$ $\nwarrow$ $\searrow$ $\circlearrowleft$ $\circlearrowright$ $\curvearrowleft$ $\curvearrowright$ $\xrightarrow[]{}$ $\xleftarrow[]{}$ Буквы, значки Греческие $\Gamma$ $\Delta$ $\Theta$ $\Lambda$ $\Xi$ $\Pi$ $\Sigma$ $\Upsilon$ $\Phi$ $\Psi$ $\Omega$ $\digamma$ $\alpha$ $\beta$ $\gamma$ $\delta$ $\epsilon$ $\varepsilon$ $\zeta$ $\eta$ $\theta$ $\vartheta$ $\iota$ $\kappa$ $\varkappa$ $\lambda$ $\mu$ $\nu$ $\xi$ $\pi$ $\varpi$ $\rho$ $\varrho$ $\sigma$ $\varsigma$ $\tau$ $\upsilon$ $\phi$ $\varphi$ $\chi$ $\psi$ $\omega$ Резные $\mathbb{A}$ $\mathbb{B}$ $\mathbb{C}$ $\mathbb{D}$ $\mathbb{E}$ $\mathbb{F}$ $\mathbb{G}$ $\mathbb{H}$ $\mathbb{I}$ $\mathbb{J}$ $\mathbb{K}$ $\mathbb{L}$ $\mathbb{M}$ $\mathbb{N}$ $\mathbb{O}$ $\mathbb{P}$ $\mathbb{Q}$ $\mathbb{R}$ $\mathbb{S}$ $\mathbb{T}$ $\mathbb{U}$ $\mathbb{V}$ $\mathbb{W}$ $\mathbb{X}$ $\mathbb{Y}$ $\mathbb{Z}$ Калиграф. $\mathcal{A}$ $\mathcal{B}$ $\mathcal{C}$ $\mathcal{D}$ $\mathcal{E}$ $\mathcal{F}$ $\mathcal{G}$ $\mathcal{H}$ $\mathcal{I}$ $\mathcal{J}$ $\mathcal{K}$ $\mathcal{L}$ $\mathcal{M}$ $\mathcal{N}$ $\mathcal{O}$ $\mathcal{P}$ $\mathcal{Q}$ $\mathcal{R}$ $\mathcal{S}$ $\mathcal{T}$ $\mathcal{U}$ $\mathcal{V}$ $\mathcal{W}$ $\mathcal{X}$ $\mathcal{Y}$ $\mathcal{Z}$ Рукописные $\mathscr{A}$ $\mathscr{B}$ $\mathscr{C}$ $\mathscr{D}$ $\mathscr{E}$ $\mathscr{F}$ $\mathscr{G}$ $\mathscr{H}$ $\mathscr{I}$ $\mathscr{J}$ $\mathscr{K}$ $\mathscr{L}$ $\mathscr{M}$ $\mathscr{N}$ $\mathscr{O}$ $\mathscr{P}$ $\mathscr{Q}$ $\mathscr{R}$ $\mathscr{S}$ $\mathscr{T}$ $\mathscr{U}$ $\mathscr{V}$ $\mathscr{W}$ $\mathscr{X}$ $\mathscr{Y}$ $\mathscr{Z}$ Готические $\mathfrak{A}$ $\mathfrak{B}$ $\mathfrak{C}$ $\mathfrak{D}$ $\mathfrak{E}$ $\mathfrak{F}$ $\mathfrak{G}$ $\mathfrak{H}$ $\mathfrak{I}$ $\mathfrak{J}$ $\mathfrak{K}$ $\mathfrak{L}$ $\mathfrak{M}$ $\mathfrak{N}$ $\mathfrak{O}$ $\mathfrak{P}$ $\mathfrak{Q}$ $\mathfrak{R}$ $\mathfrak{S}$ $\mathfrak{T}$ $\mathfrak{U}$ $\mathfrak{V}$ $\mathfrak{W}$ $\mathfrak{X}$ $\mathfrak{Y}$ $\mathfrak{Z}$ $\mathfrak{a}$ $\mathfrak{b}$ $\mathfrak{c}$ $\mathfrak{d}$ $\mathfrak{e}$ $\mathfrak{f}$ $\mathfrak{g}$ $\mathfrak{h}$ $\mathfrak{i}$ $\mathfrak{j}$ $\mathfrak{k}$ $\mathfrak{l}$ $\mathfrak{m}$ $\mathfrak{n}$ $\mathfrak{o}$ $\mathfrak{p}$ $\mathfrak{q}$ $\mathfrak{r}$ $\mathfrak{s}$ $\mathfrak{t}$ $\mathfrak{u}$ $\mathfrak{v}$ $\mathfrak{w}$ $\mathfrak{x}$ $\mathfrak{y}$ $\mathfrak{z}$ Значки $\varnothing$ $\infty$ $\partial$ $\aleph$ $\mathfrak{c}$ $\ell$ $\hbar$ $\O$ $\bot$ $\top$ $\angle$ $\measuredangle$ $\sphericalangle$ $\frown$ $\smile$ $\vartriangle$ $\triangledown$ $\blacktriangle$ $\blacktriangledown$ $\triangleleft$ $\triangleright$ $\blacktriangleleft$ $\blacktriangleright$ $\triangle$ $\square$ $\blacksquare$ $\bigcirc$ $\star$ $\bigstar$ $\bullet$ $\diamond$ $\textasciicircum$ $\therefore$ $\because$ $\&$ $\%$ $\S$ $\P$ $\backslash$ Функции, операт. Станд. функц. $\max_{}$ $\min_{}$ $\sup_{}$ $\inf_{}$ $\Pr_{}$ $\operatorname{sign}$ $\deg$ $\arg$ $\operatorname{НОД}$ $\operatorname{НОК}$ $\operatorname{Im}$ $\operatorname{Re}$ $\dim$ $\ker$ $\hom$ $\operatorname{diag}$ $\operatorname{rank}$ $\det$ $\operatorname{tr}$ $\operatorname{spec}$ $\mathsf{P}$ $\mathsf{M}$ $\mathsf{D}$ $\Im$ $\Re$ \operatorname{} Элем. функц. $\exp$ $\log_{}$ $\ln$ $\lg$ $\sin$ $\cos$ $\tg$ $\ctg$ $\arcsin$ $\arccos$ $\arctg$ $\arcctg$ $\sh$ $\ch$ $\th$ $\cth$ Пределы $\lim_{n\to\infty}$ $\lim_{x\to }$ $lim_{}$ $\limsup_{n\to\infty}$ $\liminf_{n\to\infty}$ $\varlimsup_{n\to\infty}$ $\varliminf_{n\to\infty}$ $\to$ $\rightrightarrows$ $\infty$ Дифф. опер. $\mathrm{d}$ $\partial$ $\frac{\mathrm{d} }{\mathrm{d} x}$ $\frac{\partial }{\partial x}$ $\frac{\partial^2 }{\partial x^2}$ $\nabla$ $\Delta$ $\operatorname{grad}$ $\operatorname{div}$ $\operatorname{rot}$ Интегралы $\int$ $\int_{}^{}$ $\int\limits_{}^{}$ $\int_{}$ $\int\limits_{}$ $\oint$ $\oint_{}$ $\oint\limits_{}$ $\ointctrclockwise$ $\ointclockwise$ $\iint$ $\iint_{}$ $\iint\limits_{}$ $\oiint$ $\oiint_{}$ $\oiint\limits_{}$ $\varoiint$ $\sqiint$ $\iiint$ $\iiint_{}$ $\iiint\limits_{}$ $\dotsint$ $\dotsint_{}$ $\dotsint\limits_{}$ Сравнения $\equiv$ $\mod{}$ $\pmod{}$ $\pod{}$ Матрицы $\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}$ $\begin{pmatrix} & \\ & \end{pmatrix}$ $\begin{vmatrix} & \\ & \end{vmatrix}$ $\begin{Vmatrix} & \\ & \end{Vmatrix}$ $\begin{bmatrix} & \\ & \end{bmatrix}$ $\begin{Bmatrix} & \\ & \end{Bmatrix}$ $\left\{\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right.$ $\left[\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right.$ $\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right\}$ $\left.\begin{matrix} & \\ & \end{matrix}\right\|$ $\left(\begin{smallmatrix} & \\ & \end{smallmatrix}\right)$ $\binom{}{}$ $\tbinom{}{}$ Спец. блоки $\begin{cases} & \\ & \end{cases}$ $\begin{aligned} & \\ & \end{aligned}$ $\begin{align} & \tag{} \\ & \tag{} \end{align}$ $\begin{tikzpicture} \end{tikzpicture}$ $\ce{}$
Преобразовать url в ссылки Преобразовать $ в tex
* Сколько символов на картинке?
Отправляя данные, вы соглашаетесь с Правилами сайта.

∀ x, y, z

Какова вероятность того, что все зрители сядут на чужие места?