Problema resuelto al detalle
-
Una ventana de 3 símbolos deslizándose por un flujo de 50 símbolos 6 pasos
Se extrae una secuencia de 50 símbolos a partir de las 4 letras A, B, C, D, y una ventana de 3 símbolos se desliza a lo largo de ella. Este es el estado del panel con longitud 50 y ventana 3. ¿Cuántas de esas ventanas deberían mostrar un patrón que ya haya aparecido? Obtenga el recuento y, a continuación, halle la secuencia más corta para la cual una repetición sea ya más probable que no.
-
Cuente las ventanas antes de contar cualquier otra cosa. Una ventana de 3 símbolos puede comenzar en la posición 1 y en cada posición hasta la 48, porque comenzar en la 49 haría que se saliera del final. Eso da 48 ventanas, y 48 es el denominador con respecto al cual se expresa cada recuento de repeticiones del panel.
-
Ahora cuente lo que podrían ser. 3 posiciones, 4 letras cada una, por lo que existen 64 patrones. Hay menos ventanas que patrones, lo que significa que nada fuerza una repetición: el principio del palomar no aporta nada aquí, y lo que ocurra es cuestión de azar.
-
Plantea la pregunta al revés y fíjate en un solo patrón, por ejemplo ABD. La probabilidad de que una ventana no sea ABD es 63/64. Si consideras las 48 ventanas como observaciones independientes, tal como hace el propio cálculo de esperanza del panel, la probabilidad de que ninguna sea ABD es (63/64)48 = 0.4696. Por tanto, ABD aparece al menos una vez con probabilidad 1 − 0.4696 = 0.5304.
-
Ese 0,5304 es la probabilidad para cada patrón por igual, así que multiplíquelo por los 64 patrones para obtener el número esperado de patrones distintos que la secuencia contiene realmente.
-
Una ventana es una repetición exactamente cuando su patrón ya ha aparecido. Así, cada patrón presente aporta una sola ventana que no es una repetición. Resta del número total de ventanas la cantidad de patrones distintos y obtendrás el número de repeticiones.
-
Una segunda vía explica por qué la respuesta es tan grande. En lugar de preguntar por los patrones, pregunte por pares de ventanas: dos ventanas cualesquiera contienen los mismos 3 símbolos con una probabilidad de 1/64, y hay 1128 pares para comprobar.
Respuesta
De las 48 ventanas, se repiten 14.05; los 17.6 pares coincidentes esperados muestran que no se trata de un resultado por los pelos. Invierte el cálculo de pares para averiguar cuándo la probabilidad de que aparezca alguna repetición supera por primera vez el 50 %. Si un recuento tiene media λ, la probabilidad de que sea cero es e^(−λ), que baja de la mitad justo cuando λ = ln 2. Igualando el número esperado de coincidencias a ln 2, bastan 10 ventanas, es decir, una secuencia de 12 símbolos. Es la paradoja del cumpleaños con 64 cumpleaños posibles en vez de 365. Por eso, que una secuencia de 50 símbolos contenga repeticiones no constituye una señal, sino el resultado mínimo esperable. Ten presente una salvedad: las ventanas contiguas comparten 2 de sus 3 símbolos, por lo que tampoco son las observaciones independientes que suponen ambos cálculos. En la práctica, el umbral del 50 % se alcanza con una secuencia uno o dos símbolos más larga.
-
Referencias (1)
- Insight block 3 — why AAAA clumps and ABCD does not: L. J. Guibas and A. M. Odlyzko, "String overlaps, pattern matching, and nontransitive games." Journal of Combinatorial Theory, Series A 30(2), 183–208, 1981 — the correlation polynomial that measures how a pattern overlaps a shifted copy of itself.