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數(shù)學(xué)文化:醉酒的小鳥

來源:網(wǎng)絡(luò)資源 文章作者:奧數(shù)網(wǎng)整理 2018-09-02 17:53:12

智能內(nèi)容

  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(yuǎn)也回不了家。

  假設(shè)有一條水平直線,從某個位置出發(fā),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(jī)游走下去,最終能回到出發(fā)點(diǎn)的概率是多少?

  答案是100%。在一維隨機(jī)游走過程中,只要時間足夠長,我們最終總能回到出發(fā)點(diǎn)。

  現(xiàn)在考慮一個喝醉的酒鬼,他在街道上隨機(jī)游走。假設(shè)整個城市的街道呈網(wǎng)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(xù)走下去。那么他最終能夠回到出發(fā)點(diǎn)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(yuǎn),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(yùn)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(yuǎn)也回不到出發(fā)點(diǎn)了。事實(shí)上,在三維網(wǎng)格中隨機(jī)游走,最終能回到出發(fā)點(diǎn)的概率只有大約34%。

  這個定理是著名數(shù)學(xué)家波利亞(GeorgePólya)在1921年證明的。隨著維度的增加,回到出發(fā)點(diǎn)的概率將變得越來越低。在四維網(wǎng)格中隨機(jī)游走,最終能回到出發(fā)點(diǎn)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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