Intervalli di sovrapposizione casuali


9

Come posso trovare un'espressione analitica nel seguente problema?D(n,l,L)

Lascio cadere casualmente "barre" di lunghezza l in un intervallo [ 0 , L ] . Le "barre" possono sovrapporsi. Vorrei trovare la lunghezza totale media D dell'intervallo [ 0 , L ] occupata da almeno una "barra".nl[0,L]D[0,L]

Nel limite di "bassa densità", la sovrapposizione dovrebbe essere trascurabile e . Nel limite "ad alta densità", D si avvicina L . Ma come posso ottenere un'espressione generale per D ? Questo dovrebbe essere un problema statistico abbastanza fondamentale, ma non sono riuscito a trovare una soluzione esplicativa nei forum.D=nlDLD

Qualsiasi aiuto sarebbe molto apprezzato.

Si noti che le barre vengono lasciate cadere casualmente (statisticamente indipendenti) l'una dall'altra.

Per una comprensione più semplice ho disegnato un caso esemplificativo.


È una domanda di un corso o di un libro di testo? In tal caso, aggiungi il [self-study]tag e leggi la sua wiki .
gung - Ripristina Monica

1
No non lo è. è possibile calcolare facilmente la lunghezza media occupata con un computer mediante campionamento, ma il problema sembra fondamentale per la risoluzione di un approccio teorico. Dato che i miei tentativi fallirono, ero solo curioso di sapere come farlo.
Daniel,

Qual è il tuo modello per come le barre vengono "rilasciate" su [0, L]? È possibile che sporgano sui bordi? Modifica: il tuo disegno e la risposta suggeriscono che lo sia.
Adrian,

Trova probabilità che un dato d x NON è incluso - che è un incrocio n eventi iid. Quindi la lunghezza prevista di una porzione scoperta è semplicemente L 0 p ( x ) d x . p(x)dxdxn0Lp(x)dx
AS

Risposte:


3

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

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

La probabilità che un punto in sia occupato da una singola barra rilasciata è[x0,x0+L]

x[x0,x0+l/2): Po=1L(xx0+l/2)

x[x0+l/2,x0+Ll/2]: Po=lL

X(X0+L-l/2,X0+L]: Po=1L(-X+X0+l/2+L)

Pe=1-PonPen

Po,n=1-(1-Po)n=1-(1-nPon)n1-e-nPo

n

[X0,X0+L]n

D=LPo,n=X0X0+LPo,ndX


P0l=L=1[-l,L]=[-1,1]01/2l/L=1

Grazie per i suggerimenti. Hai ragione, avrei dovuto scrivere che dovrebbe esserci una correlazione zero tra i "disegni" casuali. E hai anche ragione, la soluzione sopra è valida solo quando le barre non possono sporgere. Come possiamo risolvere il problema quando permettiamo loro di sporgere?
Daniel,

2
X,y[0,L]Xy|X-y|>l

Ho considerato gli effetti al contorno ora. Ho capito che l'occupazione di due diversi punti nell'intervallo è correlata, ma non vedo come influenzerebbe la soluzione.
Daniel,
Utilizzando il nostro sito, riconosci di aver letto e compreso le nostre Informativa sui cookie e Informativa sulla privacy.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.