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數學文化:醉酒的小鳥

來源:網絡資源 文章作者:奧數網整理 2018-09-02 17:53:12

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  定理:喝醉的酒鬼總能找到回家的路,喝醉的小鳥則可能永遠也回不了家。

  假設有一條水平直線,從某個位置出發,每次有50%的概率向左走1米,有50%的概率向右走1米。按照這種方式無限地隨機游走下去,最終能回到出發點的概率是多少?

  答案是100%。在一維隨機游走過程中,只要時間足夠長,我們最終總能回到出發點。

  現在考慮一個喝醉的酒鬼,他在街道上隨機游走。假設整個城市的街道呈網格狀分布,酒鬼每走到一個十字路口,都會概率均等地選擇一條路(包括自己來時的那條路)繼續走下去。那么他最終能夠回到出發點的概率是多少呢?答案也還是100%。剛開始,這個醉鬼可能會越走越遠,但最后他總能找到回家路。

  不過,醉酒的小鳥就沒有這么幸運了。假如一只小鳥飛行時,每次都從上、下、左、右、前、后中概率均等地選擇一個方向,那么它很有可能永遠也回不到出發點了。事實上,在三維網格中隨機游走,最終能回到出發點的概率只有大約34%。

  這個定理是著名數學家波利亞(GeorgePólya)在1921年證明的。隨著維度的增加,回到出發點的概率將變得越來越低。在四維網格中隨機游走,最終能回到出發點的概率是19.3%,而在八維空間中,這個概率只有7.3%。

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