Случайные перекрывающиеся интервалы


9

Как найти аналитическое выражение в следующей задаче?D(n,l,L)

Я случайно выбрасываю «баров» длиной в интервал . «Бары» могут перекрываться. Я хотел бы найти среднюю общую длину интервала занятую хотя бы одним «баром».nl[0,L]D[0,L]

В пределе "низкой плотности" перекрытие должно быть незначительным, и . В «высокой плотности» предел, приближается . Но как я могу получить общее выражение для ? Это должно быть довольно фундаментальной статистической проблемой, но я не смог найти объяснительного решения на форумах.D=nlDLD

Любая помощь будет принята с благодарностью.

Обратите внимание, что столбцы выпадают действительно случайным (статистически независимым) друг от друга.

Для облегчения понимания я привел пример случая.


Это вопрос из курса или учебника? Если это так, пожалуйста, добавьте [self-study]тег и прочитайте его вики .
gung - Восстановить Монику

1
Нет, это не так. Вы можете легко рассчитать среднюю занятую длину с помощью компьютера путем выборки, но проблема кажется фундаментальной: для ее решения необходим теоретический подход. Поскольку все мои попытки провалились, мне было просто интересно, как это сделать.
Даниил

Какая у вас модель того, как бары «сбрасываются» на [0, L]? Могут ли они торчать по краям? Изменить: ваш рисунок и ответ предполагают, что это так.
Адриан

Найти вероятности , что данный НЕ распространяется - что пересечение IID событий. Тогда ожидаемая длина непокрытой части просто . p(x)dxdxn0Lp(x)dx
AS

Ответы:


3

| ---------------- || ---------------- | -------------- --------------------- | ---------------- || ---------- ------ |

x0l/2     x0          x0+l/2                    x0+Ll/2    x0+L    x0+L+l/2

Вероятность того, что точка в будет занята одним выпавшим столбцом, равна[x0,x0+L]

x[x0,x0+l/2): Po=1L(xx0+l/2)

x[x0+l/2,x0+Ll/2]: Po=lL

x(x0+Ll/2,x0+L]: Po=1L(x+x0+l/2+L) .

Соответственно, вероятность быть пустым равна . Вероятность того, что заданная точка все еще пуста после выпавших баров, равна , и ее нужно занятьPe=1PonPen

Po,n=1(1Po)n=1(1nPon)n1enPo

для больших .n

Тогда средняя занятая длина в после случайных «стержней падает»[x0,x0+L]n

D=LPo,n=x0x0+LPo,ndx .


Вы на правильном пути, но есть некоторые признаки того, что может потребоваться больше внимания. Возможно, наиболее важным является тот факт, что события, связанные с любыми двумя точками, не являются независимыми: что тогда оправдывает умножение вероятностей? Я также считаю, что ваше выражение для неверно. Рассмотрим, например, случай, когда . Из вашего рисунка видно, что вы предполагаете, что левая конечная точка бара имеет равномерное распределение в интервале . Следовательно, вероятность того, что покрыт, равна , что не равно . P0l=L=1[l,L]=[1,1]01/2l/L=1
whuber

Спасибо за подсказки. Вы правы, я должен был написать, что между случайными «рисунками» должна быть нулевая корреляция. И вы также правы, вышеупомянутое решение действительно только тогда, когда бары не имеют права торчать. Как можно решить проблему, если мы позволим им высовываться?
Даниил

2
Моя точка зрения такова, что даже когда столбцы опускаются случайным образом и независимо , для любого заданного значения события «этот столбец охватывает точку » и «этот же столбец охватывает точку » сильно взаимозависимы. В частности, если , они не могут происходить одновременно. Один из способов справиться с этим строго - связать вероятности с ожиданиями. x,y[0,L]xy|xy|>l
whuber

Я рассмотрел граничные эффекты сейчас. Я понимаю, что занятость двух разных точек в интервале коррелирует, но я не понимаю, как это повлияет на решение.
Даниэль
Используя наш сайт, вы подтверждаете, что прочитали и поняли нашу Политику в отношении файлов cookie и Политику конфиденциальности.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.