Некий математик всегда носит с собой две коробки со спичками. Каждый раз, когда нужно зажечь огонь, он достаёт наугад одну из двух коробок и поджигает спичку. Через какое-то время он обнаруживает, что одна из коробок пуста. С какой вероятностью в другой коробке в это время лежит k спичек? В начальный момент в каждой коробке было по n спичек
от

1 Ответ

дано:
1. Каждая из двух коробок содержит по n спичек.
2. Математик случайным образом выбирает одну из коробок и поджигает спичку до тех пор, пока одна из коробок не окажется пустой.

найти:
Вероятность того, что в другой коробке в этот момент лежит k спичек.

решение:

Обозначим A — коробка 1 и B — коробка 2. Пусть n1 и n2 — количество спичек в коробках A и B соответственно в момент, когда одна из коробок опустошается.

В начале: n1 = n и n2 = n.

Когда математик зажигает спички, он может выбрать коробку A или B с равной вероятностью. На любом этапе:

- Если выбрана коробка A, то n1 уменьшается на 1.
- Если выбрана коробка B, то n2 уменьшается на 1.

Процесс будет продолжаться до тех пор, пока одна из коробок не станет пустой. Существует два сценария:

1. Коробка A опустошается первой.
2. Коробка B опустошается первой.

Пусть X — количество спичек, оставшихся в коробке B, когда коробка A пуста. Таким образом, X может принимать значения от 0 до n.

Если коробка A опустошается первой, то общее количество использованных спичек равно n, и коробка B могла потерять от 0 до n спичек.
Итак, вероятность того, что в коробке B останется k спичек (т.е. использовано n - k спичек из коробки B), можно определить следующим образом:

P(X = k | A пуста) = C(n, n - k) * (1/2)^(n - k) * (1/2)^(k)

где C(n, n - k) — количество способов выбрать n - k спичек для использования в коробке B.

Аналогично мы можем рассмотреть случай, когда коробка B опустошается первой. В этом случае вероятность того, что в коробке A останется k спичек:

P(Y = k | B пуста) = C(n, n - k) * (1/2)^(n - k) * (1/2)^(k)

В обоих случаях, поскольку коробки выбираются с равной вероятностью, итоговая формула для вероятности того, что в другой коробке в момент, когда одна из коробок пуста, остается k спичек:

P(k) = (1/2) * P(X = k | A пуста) + (1/2) * P(Y = k | B пуста)

Подставив выражения для вероятностей, получаем:

P(k) = (1/2) * [C(n, n - k) * (1/2)^n] + (1/2) * [C(n, n - k) * (1/2)^n]
= C(n, n - k) * (1/2)^(n - 1)

ответ:
Вероятность того, что в другой коробке в это время лежит k спичек: P(k) = C(n, n - k) * (1/2)^(n - 1).
от