Вероятностные мудрецы

Логические задачи

Модераторы: Азарапетыч, Администрация

Аватара пользователя
molch64
Литератор-любитель
Литератор-любитель
Сообщения: 266
Зарегистрирован: 08 июн 2006, 11:05
Пол: Мужской

Re: Вероятностные мудрецы

Сообщение molch64 »

Dendr писал(а): Формула для вероятности проигрыша (при наилучшей стратегии), получается, должна быть такая:
P(N)=2^(n(N)-N),
где n(N)=ceil(log2(2^N/(N+1))),
^ - символ возведения в степень, ceil - округление в большую сторону.
Ну, если N=2^k-1 я знаю, что ответ N/(N+1) и он достигается. А вот на всем остальном как доказать, что формула такая (не считая пяти мудрецов, которых в эксель загнали). Ну, например, почему для 8 мудрецов вероятность = вероятности для 7 мудрецов = 7/8 ?
Dendr писал(а):P.S. Пытаюсь представить теперь, что если добавить серые колпаки...
Ой, маааамочки.
Ну, то, что вероятность 1/3 (которая без пасов) можно увеличить - это я понимаю.
Например, для двух мудрецов вероятность 4/9 обеспечивает стратегия "если напротив вижу белый или черный колпак, говорю, что на мне - серый".
Но ни одного теоретического результата ещё не получил. Меня интересует, можно ли обеспечить вероятность, >1/2. Подозреваю, нет ](*,)
За двумя заяйцами погонишься - ни одного заяйца не поймаешь!

Аватара пользователя
Dendr
Акула пера
Акула пера
Сообщения: 5717
Зарегистрирован: 06 май 2005, 15:11
Пол: Мужской
Откуда: Раменское, Мос.обл.
Контактная информация:

Re: Вероятностные мудрецы

Сообщение Dendr »

molch64 писал(а):Ну, если N=2^k-1 я знаю, что ответ N/(N+1) и он достигается. А вот на всем остальном как доказать, что формула такая (не считая пяти мудрецов, которых в эксель загнали). Ну, например, почему для 8 мудрецов вероятность = вероятности для 7 мудрецов = 7/8 ?
Вот я прикидывал...
Для 3 мудрецов ответ известен - 3/4 вероятность победы. То есть 2 из 8 распределений - проигрышные. И лучшая тактика - делать их ошибочными, или "страшными": каждый мудрец "боится", что такая комбинация надета на всю их компанию.
(дальше - нужное пояснение для терминологии)
- То есть, если он мысленно примеряет, допустим, белый колпак, и видит, что получается "страшная" комбинация, он "паникует", говорит, тоже мысленно: "нет! на мне точно не белый!", и пишет записку для демиурга "На мне черный колпак. Печенкин."
- Если же он примеряет белый и все нормально, то он примеряет черный колпак, и все повторяется с точностью до наоборот.
- Если он примерил (мысленно, повторюсь специально) и белый, и черный колпаки, но "страшная" комбинация не вышла, то он пасует.
На практике это выглядит так: пусть БББ и ЧЧЧ - "страшные". Если мудрец видит два белых колпака, то пишет "черный". Если два черных - "белый". Белый и черный - пасует. В итоге при осуществленном варианте "БББ" все напишут "черный" и ошибутся, а "ББЧ" - тот, на ком Ч пишет "черный", остальные - пасуют, в итоге победа. Ну и негативный вариант к предыдущему.
Видно, что одна "страшная" комбинация порождает 3 победных - каждому из мудрецов (но только одному за один раз) заменяют белый колпак черным (в общем случае - N), то есть все комбинации разбиваются на группы с максимальным размером 4 (или N+1) комбинации в группе, а поскольку всего комбинаций 8, то групп может быть минимум 8/4=2 (2^N/(N+1)). В каждой из групп ровно одна проигрышная комбинация, т.е. 2 проигрыша из 8. Иначе говоря, вероятность победы ограничена сверху 6/8=75%. И она достигается на практике, как видно.

Для четырех - ограничение сверху определяется величиной 16/5=3.2 групп, или 4 проигрыша минимум. Но у нас есть и ограничение снизу - 75% (если мудрец №4 всегда пасует, то задача сводится к предыдущей!). Но 16-4=12, а 12/16=75%.
Вот и ответ - для 4 мудрецов вероятность победы по-прежнему 75%.

Для пяти... 32/6=5.33, т.е. 6 проигрышей минимум. 32-6=26, то есть ограничение сверху на вероятность победы - 81.25%. Снизу - все те же 75%, или 8 проигрышей максимум.
Как точно доказать, что, все-таки, 6 мало, и даже 7 мало, пока не знаю... Какие-то правила заполнения таблицы (см. мое решение для 3) все еще не стыкуются. Только эмпирически.
32*5=160 ячеек. Выбрав БББББ, как "страшную", мы заполним (это несложно проверить) 50 из них. Выбрав еще одну - на практике оказывается, что лучше всего выбрать ЧЧЧЧЧ - еще 50. 12 строк из 32 заполнены полностью. При этом, так получается, в каждой строке будет хотя бы одна заполненная ячейка (!).Остается 60 ячеек. Еще важно, что - так опять же получается - в остальных строках "пасы" заполнены попарно (60/20=3 - именно столько пустых в среднем). То есть если начинать заполнять, то в любых новых "страшных" будет добавлено максимум только 3 ячейки. Там как получится, но два раза фокус проделать можно. Так заполняется еще 8 строк. И 2х18 ячеек заполнятся. Останется 12 недозаполненных строк и 24 пустых ячейки. В каждой - только две пустых ячейки! То есть следующий шаг - по 2. И опять 2 раза получится. Минус 6 строк, минус 2х8 ячеек. Остается 6 недозаполненных строк и 8 ячеек. В 4 - по одной незаполненной, в 2 - по две. Эти последние и станут "страшными".
Вот и получилось 8 "страшных".

Аватара пользователя
molch64
Литератор-любитель
Литератор-любитель
Сообщения: 266
Зарегистрирован: 08 июн 2006, 11:05
Пол: Мужской

Re: Вероятностные мудрецы

Сообщение molch64 »

В данном случае от метода "реши сам" и метода "посчитай сам" перейду к методу "подсмотри у соседа" :)
Единственное - нужно ключевые слова знать :wink:


Этап 0. Основные определения и ключевые слова.
Теперь, по-научному. Дан n-мерный гиперкуб (с записью вершины вида БББЧЧБ, можно ноликами и единицами, но не буду чтобы не отклоняться от таблицы; количество колпаков - размерность).
Расстоянием между двумя вершинами назовем количество несовпадающих колпаков.
Шаром радиуса 1 от точки назовем множество вершин (последовательностей колпаков), отстоящих от данной не более, чем на 1.
Таких будет не ровно 1+n.

Перейдем к задаче.
Этап 1. Расстановка стрелок
Ребром будем соединять две соседние вершины. Именно ребро и видит мудрец, и ему нужно понять, пасовать или нарисовать на ребре стрелку, означающую, что он определяется и называет свой колпак таким, чтобы общее расположение было в точке, куда ведет стрелка.
Итак, на некоторых ребрах нарисованы стрелки.
При данных колпаках (в данной точке) мудрецы выигрывают, если ни одной стрелки ИЗ этой вершины не идет (т.е. никто НЕ сказал неверно) и если хотя бы одна стрелка идет В вершину (кто-то ответил верно).
Рассмотрим множество проигрышных вершин. Они же - страшные :) Будем считать, что из каждой такой вершины ВСЕ ребра нарисованы со стрелками ИЗ данной вершины (если не нарисованы - нарисуем или перерисуем, новых проигрышных вершин при этом не добавится).

Этап 2.Что такое покрытие куба шарами радиуса 1 и почему нужно именно оно.
Во все вершины, которые не являлись проигрышными, должна привести хотя бы одна стрелка, т.е. эти вершины должны лежать в шаре радиуса 1 относительно какой-то проигрышной вершины.
Итак, задача. Какое наименьшее количество вершин в кубе размерности n нужно выделить, чтобы все остальные лежали в шаре радиуса 1 относительно какой-либо выделенной. Это и называется покрытием.

Этап 3. Научные результаты или подсматриваем у соседа здесь.
Наша задача - найти 1 - x/2^n, где x - количество таких вот шаров, покрывающих куб.
Тут будет небольшая ссылка на одну презентацию.
Слайд 4:
Kt(n, 1) := minimum size of covering of 1-balls in Qn.
Ага, он нам и нужен :)
Главное - не перепутать covering и packing.
Покрытие - это чтобы каждая вершина лежала в шаре (шары могут пересекаться). Нужно именно оно.
Упаковка - чтобы шары не пересеклись (обычно исследуется в статьях именно она, ибо в данном случае в двоичном коде можно исправлять ошибки. Но нам она не нужна.)

Слайд 8 (часть 2):
Binary case (EIS, CHLL; P, EPY)
n 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
K2(n, 1) 1 2 2 4 7 12 16 32 ≤ 57 ≤ 105 ≤ 180
Вот она, вот она рыба моей мечты! Язь здоровеееенный!
Итого, ответы:
4 мудреца: 1- 4/16= 3/4
5 мудрецов: 1 - 7/32 = 25/32
6 мудрецов: 1 - 12/64 = 26/32 = 13/16
7 мудрецов: 1 - 16/128 = 7/8 (канонически)
8 мудрецов: также, 7/8
9 мудрецов и далее - данная презентация из курса лекций 2006 года даёт ответ в виде "больше, чем столько-то", но точного ответа, кроме канонических чисел, она не знает. Вот так вот :(

P.S> При усложнении задачи с увеличением количества цветов колпаков возникает проблема что если колпаков более 2х, то покрытие единичными шарами не является тем инструментом, который нам нужен для победы :(
За двумя заяйцами погонишься - ни одного заяйца не поймаешь!

Ответить

Вернуться в «Задачки»