Kombinatorikk (eller noe sånt)

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk for videregående skole og oppover på høyskolenivå. Alle som føler trangen er velkommen til å svare.

Moderatorer: Aleks855, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa, DennisChristensen, Emilga

Svar
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Hei, godtfolk, og takk for sist! Jeg har vært et par fordummende år i militæret, og nå sliter jeg virkelig med noe hverdagsmatematikk. :P

Det er nemlig snakk om tippesystemer (type Norsk Tipping). Jeg kunne forklart i det vide og brede her, men la oss for enkelhets skyld bare si at vi skal tippe 4 kamper. Hver kamp har jo 3 mulige utfall, enten H, U eller B.

Vi kan halvgardere, altså tippe to utfall på en kamp. Vi antar du er en flink tipper, og treffer på alle fire halvgarderingene. Fire halvgarderinger blir da naturligvis 2*2*2*2=16 rekker. Så er man da altså sikret å få 4 rette (gitt at du er en god tipper).

Så, la oss nå si at du er fornøyd med bare tre av fire rette. Du tipper H-U på alle fire kampene, og alle fire kampene ender med enten hjemmeseier eller uavgjort -- men for å spare deg for noen rekker, og fordi du er fornøyd med 3 av 4 rette, så kutter du ned antall rekker. Hva er det minste antallet rekker du må tippe for å være sikker på å få 3 av 4 rette med en slik halvgardering? Og hvorfor?

Likeledes lurer jeg på halvgardering for 3 kamper. For å sikre 4/4, må man ha 2[sup]3[/sup]=8 rekker, men hvor mye kan man korte ned rekkeantallet dersom man er happy med 2 av 3 rette?

Og med tanke på helgardering. Her krysser man rett og slett av både H, U og B i fire kamper, og er dermed sikker på å treffe alle kampene uansett pokker. Dette vil da bli 3[sup]4[/sup]=81 rekker. Hvor mye kan man korte dette ned dersom man er happy med 3 av 4 rette? Og hvorfor?

Dette skjønner jeg ikke... Håper ellers alt er bra her inne. :)
2357
Lagrange
Lagrange
Innlegg: 1180
Registrert: 07/12-2007 22:08

Under forenklingen, er de mulige utfallene for de fire kampene

HHHH UUUU HHUU UUHH
HHHU UUUH UHHU HUUH
HHUH UUHU HUHU UHUH
HUHH UHUU
UHHH HUUU

Legg merke til at rekken HHHH gir tre rette i den første kolonnen, UUUU tre i den andre, HHHU i den tredje og UUUH gir tre rette i den siste kolonnen. Det er altså mulig med fire rekker.

Du kan starte med en vilkårlig rekke, kall denne R. Velg så rekken som tipper det motsatte på alle kamper, kall denne S. Disse vil garantere minst to rette på alle kamper. Anta at du har tilfellet hvor de to rekkene har to rette hver. Bytt ut utfallet i den ene kampen i R. Hvis R gjettet feil på den kampen, vil den nye rekken ha tre rette. Men hadde R rett på den kampen, vil du få tre feil istedenfor. Lag derfor en ny rekke ut av S ved å bytte ut utfallet i samme kamp.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

2357 skrev:Under forenklingen, er de mulige utfallene for de fire kampene

HHHH UUUU HHUU UUHH
HHHU UUUH UHHU HUUH
HHUH UUHU HUHU UHUH
HUHH UHUU UHHH HUUU

Legg merke til at rekken HHHH gir tre rette i den første kolonnen, UUUU tre i den andre, HHHU i den tredje og UUUH gir tre rette i den siste kolonnen. Det er altså mulig med fire rekker.
Jeg tok meg friheten til å flytte de to siste der opp på raden over, regner med det var slik du tenkte... Men jeg er ikke helt med på tankegangen. Det vil si, jeg ser jo at du tenker at en horisontal linje er en rekke, og jeg ser du har listet opp de 16 ulike kombinasjonene. Men jeg ser ikke hva du gjør videre. Hvilke fire rekker tipper man for å klare det på fire rekker, og hvordan vet du at det faktisk dekker alle mulige rekker med 3/4 margin? Og hvordan vet du at det er det mest effektive (f.eks. at det ikke kan gjøres på 3 rekker)? Kan det vises matematisk? Jeg prøvde å finne formler på dette her, men da begynte bare skallen min å koke. :oops: :D
2357
Lagrange
Lagrange
Innlegg: 1180
Registrert: 07/12-2007 22:08

Nei. Kolonnene var skrevet slik med vilje.

Det at det er det mest effektive ligger i hvordan rekken velges ut. Du starter med en tilfeldig rekke, f.eks. HHHH. Denne kan bare gi tre rette i fem tilfeller (første kolonne). For å maksimere antall tilfeller du kan dekke med neste rekke, må du ha en som aldri får tre rette samtidig med den du allerede har valg ut. Ved å velge motsatt utfall på alle kampene, i eksempelet UUUU, vil du sikre det. Da er det seks utfall som ikke er dekket, men vi vet allerede at ingen rekke kan dekke mer enn fem kamper. Følgelig trengs fire rekker.
Realist1
Euclid
Euclid
Innlegg: 1993
Registrert: 30/01-2007 20:39

Ah, nå er jeg mer med. Så man tipper f.eks. HHHH og UUUU. Men hva med de to siste? HHUU og UUHH vil jo ikke dekke f.eks. rekken HUHU (kun to rette).

Og hvordan overføres denne løsningen til eksempelet hvor vi helgarderer fire rekker? Korter ned fra 81 til (..?) rekker? Finnes det en generell måte å vise dette på? Formler?
2357
Lagrange
Lagrange
Innlegg: 1180
Registrert: 07/12-2007 22:08

Realist1 skrev:Ah, nå er jeg mer med. Så man tipper f.eks. HHHH og UUUU. Men hva med de to siste? HHUU og UUHH vil jo ikke dekke f.eks. rekken HUHU (kun to rette).
Nei, men jeg foreslo to rekker i det første innlegget.
Realist1 skrev:Og hvordan overføres denne løsningen til eksempelet hvor vi helgarderer fire rekker? Korter ned fra 81 til (..?) rekker? Finnes det en generell måte å vise dette på? Formler?.
Dette overlates til den ivrige leser! Jeg har ikke tid til å tenke på det akkurat nå, men nå som du har fått et dytt kan du se hvor langt du kommer.
mrcreosote
Guru
Guru
Innlegg: 1995
Registrert: 10/10-2006 20:58

Det ligger mye matematikk i tipping! Hvis du (endelig...) har meldt deg ut av militæret og blir hekta på dette, er det bare å begynne å studere matematikk og kodeteori spesielt. Det siste er (blant annet) en generalisering av problemer av typen du nevner. Disse er imidlertid ikke generelt løsbare i den forstand at du kan si du vil ha n helgarderinger og m halvgardinger og godtar inntil k feil og dermed få et enkelt uttrykk for hvor mange rekker R(n,m,k) du trenger. I noen tilfeller lar det seg imidlertid greit finne, blant annet noen av tilfellene du nevner.

Hvis vi tar for gitt at vi vil få 12 rette dersom vi bruker n helgardinger og m halvgarderinger, trenger vi [tex]r=3^n2^m[/tex] rekker for å være sikre på å oppnå dette. Hvis vi er fornøyde med å være sikre på høyst k feil (i tippesammenheng er da k ofte 1 eller 2 slik at vi får minst 10 rette=premie) kan vi klare oss med færre rekker. (Dette kan sjølsagt generaliseres til situasjoner hvor vi har "kamper" med flere enn 3 mulige utfall, travløp for eksempel.)

I situasjonen over sier vi at vi har et utfallsrom av størrelse r, hvor hvert utfall har lik sannsynlighet 1/r for å inntreffe. Dersom vi tipper ei vilkårlig rekke i utfallsrommet vil vi altså ha sannsynlighet 1/r for å få 0 feil, eller sagt på en annen måte, det er bare ei rekke i utfallsrommet som gir oss 0 feil. Samtidig er det (2n+m)+1 rekker som gir oss høyst 1 feil (enig?) og ((2n+m)(2n+m-1)/2-n)+(2n+m)+1 rekker som gir oss 2 feil. (Dette krever litt mer å vise!) Hvis vi tillater inntil 1 feil sier vi da at hver rekke har dekningsgrad 2n+m+1. Dette betyr at det kreves minst [tex]r/(2n+m+1)[/tex] rekker for å være sikker på å klare målet sitt om å oppnå høyst 1 feil. Dette er imidlertid bare et teoretisk minimum, og ikke nødvendigvis tilstrekkelig. (Oppgave: Finn et moteksempel.) Noen ganger er det imidlertid det.
Realist1 skrev:Så, la oss nå si at du er fornøyd med bare tre av fire rette. Du tipper H-U på alle fire kampene, og alle fire kampene ender med enten hjemmeseier eller uavgjort -- men for å spare deg for noen rekker, og fordi du er fornøyd med 3 av 4 rette, så kutter du ned antall rekker. Hva er det minste antallet rekker du må tippe for å være sikker på å få 3 av 4 rette med en slik halvgardering? Og hvorfor?
Det teoretiske minimum blir her 16/5 rekker, eller minst 4 siden rekker ikke kommer stykkevis. 2357 har viste at dette også er tilstrekkelig.
Realist1 skrev:Likeledes lurer jeg på halvgardering for 3 kamper. For å sikre 4/4, må man ha 2[sup]3[/sup]=8 rekker, men hvor mye kan man korte ned rekkeantallet dersom man er happy med 2 av 3 rette?
Her holder det med 2 rekker, tipp to motsatte rekker, for eksempel 111 og xxx.
Realist1 skrev:Og med tanke på helgardering. Her krysser man rett og slett av både H, U og B i fire kamper, og er dermed sikker på å treffe alle kampene uansett pokker. Dette vil da bli 3[sup]4[/sup]=81 rekker. Hvor mye kan man korte dette ned dersom man er happy med 3 av 4 rette? Og hvorfor?
Dette er en av tippingens diamanter. Det kreves minst 81/9=9 rekker, og er også mulig å få til! Et mulig oppsett er dette:

111xxx222
1x21x21x2
1x2x2121x
1x221xx21

På folkemunne heter systemet R 4-0-9 (R står for redusert system) og gir deg 1/9 sjanse for 1 rekke med 0 feil pluss 8 rekker med 3 feil og 8/9 sjanse for 1 rekke med 1 feil, 3 rekker med 2 feil, 3 rekker med 3 feil og 2 rekker med 4 feil. Den ene gangen jeg har hatt 12 rette spilte jeg dette systemet!

Et annet klassisk system er R 0-7-16 som også garanterer høyst 1 feil om du treffer med halvgarderingene dine.

Hvis du vil lese mer om dette i tippesammenheng, anbefaler jeg Bogen om tipning (på dansk) av Ron Høpfner hvis den er å få tak i, hvis du vil lese mer om det i matematisk sammenheng kan muligens Introduction to Coding Theory av Jürgen Bierbrauer være noe, men her fins det mange alternativer.
Svar