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échanges

Posté par
flight
02-09-22 à 13:47

Bonjour

je vous propose l'exercice suivant :

deux joueurs A et B detiennent chacun une boule rouge et une boule noire. A choisit de facon aleatoire une boule , la donne à B  et B procede de la meme facon ( choisi une boule de facon aleatoire et la donne à A) , et le proceessus se repete jusqu'a ce que le joueur A se retrouve avec uniquement 2 boules  blanches.
Au bout de combien d'échange en moyenne cela peut il arriver ?

Posté par
flight
re : échanges 02-09-22 à 13:50

rectificatif : lire  "jusqu'a ce que le joueur A se retrouve sans boule noire

Posté par
dpi
re : échanges 02-09-22 à 19:27

Dommage ta première version était humoristique ...jamais

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Posté par
carpediem
re : échanges 02-09-22 à 20:13

salut

si u_n et v_n désignent le nombres de boules noires détenues par A et B après le n-ième échange alors :

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Posté par
ty59847
re : échanges 02-09-22 à 22:55

Pour que tout le monde comprenne l'énoncé de la même façon...
Tu dis au bout de combien d'échanges.
Donc on regarde la situation uniquement quand A a 2 boules dans les mains.
On ne regarde pas la situation quand A vient de donner une boule, et n'en a qu'une dans les mains.
Autre convention sur laquelle il pourrait y avoir ambiguïté :
A donne une boule et en reçoit une, éventuellement la même. C'est compté comme 1 échange, pas comme 2 échanges.
Un échange, c'est donc un aller/retour complet.

Posté par
carpediem
re : échanges 03-09-22 à 12:25

ty59847 : j'ai effectivement le même pb de compréhension ...

dans ma réponse j'ai supposé que A et B s'échangent mutuellement et en même temps une boule parmi les deux qu'ils possèdent chacun (sans préjugé de l'exactitude de ma réponse bien sûr !! )

Posté par
flight
re : échanges 03-09-22 à 16:29

Bonjour a tous .....  1 échange = A donne une bouel  à B et B donne une boule  à A  puis chacun fait un etat de ce qu'il possède ...(je pensais pas que ce serait dur à comprendre )

Posté par
jandri Correcteur
re : échanges 04-09-22 à 19:18

Bonjour,

si X désigne le nombre d'échanges effectués pour arriver à la situation où A a les deux boules rouges, la loi de X est donnée par :

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L'espérance de X est égale à
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Posté par
dpi
re : échanges 05-09-22 à 09:16

Comme je l'observais plus  haut:
Au départ

A    NR  ET B NR
B donne une noire  à A qui la lui rend --> coup nul  2chances sur 3
                                               A qui lui donne une rouge   B privé de noire.
B donne une rouge  à  A qui la lui rend -->coup nul  2 chance sur 3
                                                 A qui lui donne  une noire et se retrouve sans
Comme la probabilité de départ est 0.5
Les cas privés de noires sont 0.5 (1/3)+0.5(1/3) =1/3
mais une fois encore ,je suis nul dans ce genre.

Posté par
flight
re : échanges 05-09-22 à 10:45

Bonjour jandri une simulation informatique de ce jeu me donne E = 7,5

comment avez vous obtenu E = 5 ?

Posté par
jandri Correcteur
re : échanges 05-09-22 à 11:53

Bonjour flight,

j'ai d'abord calculé u_n=P(X=n) pour n\geq3 en distinguant deux cas pour le premier échange :

soit le premier échange ne change rien (probabilité 1/2)
soit le premier échange fait passer à deux noires pour A et deux rouges pour B (probabilité 1/4), l'échange suivant faisant nécessairement revenir au point de départ.

On en déduit u_n=\dfrac12u_{n-1}+\dfrac14u_{n-2}.

Avec u_1=\dfrac14 et u_2=\dfrac18 on en déduit u_n.

Le calcul de E(X)=\sum_{n\geq1}nP(X=n) s'en déduit.

Posté par
dpi
re : échanges 05-09-22 à 16:33

Expérience:
j'ai joué avec 4 cartes et sur 14 coups , 4 fois un des paquets a été privé de noires dont  A  3 fois
Il faudrait plus de coups mais  on a une idée
3/14=  21 %

Posté par
ty59847
re : échanges 05-09-22 à 18:33

Par un calcul ( et non une simulation), j'arrive au résultat de Flight, 7.5

Partant d'une situation, avec n boules noires dans les mains de A, on arrive à une autre situation , avec m boules noires dans les mains de A.
Et on a une matrice de passage, qui donne les différentes probabilités.
Si n=0, alors au tour suivant, forcément m=0, parce que c'est la situation 'partie finie'
Si n=1 , on peut avoir m=0,1 ou 2, avec des probas 1/6,2/3 et1/6
Et si n=2, on peut avoir m=1 ou2 avec des probas 2/3 et 1/3
On a donc une matrice.
On calcule les puissances successives de cette matrice.
On mélange tout ça, on ajoute un peu d'épices, et on arrive à 7.5

Si on part de la situation où A a 2 boules noires, il faut en moyenne 9 échanges.

Posté par
jandri Correcteur
re : échanges 05-09-22 à 19:37

Merci ty59847 pour ton éclaircissement, tu m'as fait comprendre pourquoi je n'obtiens pas la même espérance que flight et toi.

Pour moi, un échange c'est : A donne une boule à B et simultanément B donne une boule à A.

Pour vous deux, A donne d'abord une boule à B qui en possède donc trois, puis B redonne une boule à A.

C'est après ces deux étapes que A et B se retrouvent avec deux boules.

J'ai choisi la première interprétation car A et B ont des rôles symétriques, ce qui n'est pas le cas de la seconde.

Evidemment la loi de X et son espérance ne sont pas les mêmes dans les deux interprétations.

Posté par
flight
re : échanges 05-09-22 à 19:38

je suis toujours entrain de me demander pourquoi jandri a commencer à n 3 ?
je pose ici ma solution :
ma demarche a été de m'inspirer des "marches aleatoires"
si je note X le nombre de boules blanches que A possède à la fin de chaque echange  alors  X peut prendre les valeurs 0,1 ou 2 , puis j'ai realisé un graphe probabiliste  des etats de l'urne du joueur "A" apres la fin des échanges .
j'obtiens la matrice d'etat suivante :  en notant  "an" la proba pour A d'avoir  0 boule blanche , en notant  "bn" la proba pour A d'avoir 1 boule blanche et  "cn" la proba pour A d'avoir  2 boules blanches.
en pssant le detail des calculs  ( diagonalisation de la matrice obtenue)   et en considerant la matrice d'etat initiale de l'urne de "A" qui est ( 0 ,1, 0)   car à l'etat initiale A possède une boule blanche
j'obtiens  Cn= -(1/6).(-1/2)n+ 1/6  et le calcul de  C3  me donne  3/16

Posté par
flight
re : échanges 05-09-22 à 19:46

sauf erreur de calcul ....

Posté par
ty59847
re : échanges 05-09-22 à 20:40

@Jandri
Avec tes hypothèses, la matrice devient :
1 ; 0 ; 0
1/4 ; 1/2 ; 1/4
0 ; 1 ; 0
Et je trouve bien 5 comme toi.

Posté par
jandri Correcteur
re : échanges 05-09-22 à 21:52

flight :

je ne commence pas à n=3, c'est ma relation de récurrence qui est valable pour n\geq3.

J'ai calculé à part les probabilités pour n=1 et n=2.

Posté par
jandri Correcteur
re : échanges 05-09-22 à 23:10

Avec l'interprétation de flight et ty59847 (échange en deux temps) je trouve :

u_n=u_{n-1}-\dfrac19u_{n-2} comme relation de récurrence pour u_n=P(X=n).

D'où P(X=n)=\dfrac{F_{2n-1}}{2\times3^n} (suite de Fibonacci)

et E(X)=\dfrac{15}2.



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