如何计算一维随机游走中,醉汉在n步后距离起点的期望位移和方差?请以p=q=1/2为例进行说明。
时间: 2024-12-20 19:33:44 浏览: 19
一维随机游走模型,也被称为醉汉行走问题,是研究随机过程和概率理论中的经典模型之一。在这个模型中,醉汉从原点出发,每一步都以相等的概率向左或向右移动,即p=q=1/2。要计算醉汉在n步后距离起点的期望位移和方差,我们可以应用概率论中的相关公式。
参考资源链接:[醉汉行走与随机游走模型详解:概率分布与计算方法](https://wenku.csdn.net/doc/3v1z723ta4?spm=1055.2569.3001.10343)
首先,我们来计算期望位移E[Δx]。由于p=q=1/2,向右和向左的概率相等,期望位移E[Δx]在n步后为0,因为向右和向左移动的期望效果相互抵消。
接下来,我们来计算方差Var(Δx)。方差是衡量随机变量离散程度的一个重要指标,它表示了随机变量取值与其期望值之间的偏离程度。在醉汉行走问题中,方差Var(Δx)可以通过下面的公式得到:
Var(Δx) = E[(Δx - E[Δx])^2] = E[Δx^2]
由于每一步向左或向右的位移是±l,期望位移的平方E[(±l)^2]就是l^2,因此方差计算公式简化为:
Var(Δx) = n * l^2
这个公式告诉我们,在n步之后,醉汉的方差与步数n和步长l的平方成正比。方差越大,表示醉汉距离起始点的位置越不确定。
为了更好地理解和运用这一模型,推荐你阅读《醉汉行走与随机游走模型详解:概率分布与计算方法》一书。这本书详细介绍了随机游走模型的基本概念、概率计算方法以及在各种应用场景中的实际应用。通过书中的讲解,你可以更加深入地掌握随机游走的理论基础,并学会如何将其应用到实际问题中去。
参考资源链接:[醉汉行走与随机游走模型详解:概率分布与计算方法](https://wenku.csdn.net/doc/3v1z723ta4?spm=1055.2569.3001.10343)
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