المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر


Coin Tossing  
  
3050   04:38 مساءً   date: 8-3-2021
Author : Berlekamp, E. R.; Conway, J. H; and Guy, R. K.
Book or Source : Winning Ways for Your Mathematical Plays, Vol. 1: Adding Games, 2nd ed. Wellesley, MA: A K Peters
Page and Part : ...


Read More
Date: 11-3-2021 1990
Date: 6-2-2016 1861
Date: 15-2-2016 1688

Coin Tossing

An idealized coin consists of a circular disk of zero thickness which, when thrown in the air and allowed to fall, will rest with either side face up ("heads" H or "tails" T) with equal probability. A coin is therefore a two-sided die. Despite slight differences between the sides and nonzero thickness of actual coins, the distribution of their tosses makes a good approximation to a p=1/2 Bernoulli distribution.

There are, however, some rather counterintuitive properties of coin tossing. For example, it is twice as likely that the triple TTH will be encountered before THT than after it, and three times as likely that THH will precede HHT. Furthermore, it is six times as likely that HTT will be the first of HTTTTH, and TTT to occur than either of the others (Honsberger 1979). There are also strings S of Hs and Ts that have the property that the expected wait W(S_1) to see string S_1 is less than the expected wait W(S_2) to see S_2, but the probability of seeing S_1 before seeing S_2 is less than 1/2 (Gardner 1988, Berlekamp et al. 2001). Examples include

1. THTH and HTHH, for which W(THTH)=20 and W(HTHH)=18, but for which the probability that THTH occurs before HTHH is 9/14 (Gardner 1988, p. 64),

2. W(TTHH)=W(THHH)=16W(HHH)=14, but for which the probability that TTHH occurs before HHH is 7/12, and for which the probability that THHH occurs before HHH is 7/8 (Penney 1969; Gardner 1988, p. 66).

More amazingly still, spinning a penny instead of tossing it results in heads only about 30% of the time (Paulos 1995).

The study of runs of two or more identical tosses is well-developed, but a detailed treatment is surprisingly complicated given the simple nature of the underlying process. For example, the probability that no two consecutive tails will occur in n tosses is given by F_(n+2)/2^n, where F_k is a Fibonacci number. Similarly, the probability that no k consecutive tails will occur in n tosses is given by F_(n+2)^((k))/2^n, where F_l^((k)) is a Fibonacci k-step number.

Toss a fair coin over and over, record the sequence of heads and tails, and consider the number of tosses needed such that all possible sequences of heads and tails of length n occur as subsequences of the tosses. The minimum number of tosses is 2^n+n-1 (Havil 2003, p. 116), giving the first few terms as 2, 5, 10, 19, 36, 69, 134, ... (OEIS A052944). The minimal sequences for n=1 are HT and TH, and for n=2 are HHTTH, HTTHH, THHTT, and TTHHT. The numbers of distinct minimal toss sequences for n=1, 2, ... are 2, 4, 16, 256, ... (OEIS A001146), which appear to simply be 2^(2^(n-1)).

It is conjectured that as n becomes large, the average number of tosses needed to get all subsequences of length n is 2^n(gamma+nln2), where gamma is the Euler-Mascheroni constant (Havil 2003, p. 116).


REFERENCES:

Berlekamp, E. R.; Conway, J. H; and Guy, R. K. Winning Ways for Your Mathematical Plays, Vol. 1: Adding Games, 2nd ed. Wellesley, MA: A K Peters, p. 777, 2001.

Ford, J. "How Random is a Coin Toss?" Physics Today 36, 40-47, 1983.

Gardner, M. "Nontransitive Paradoxes." Time Travel and Other Mathematical Bewilderments. New York: W. H. Freeman, pp. 64-66, 1988.

Havil, J. Gamma: Exploring Euler's Constant. Princeton, NJ: Princeton University Press, 2003.

Honsberger, R. "Some Surprises in Probability." Ch. 5 in Mathematical Plums (Ed. R. Honsberger). Washington, DC: Math. Assoc. Amer., pp. 100-103, 1979.

Keller, J. B. "The Probability of Heads." Amer. Math. Monthly 93, 191-197, 1986.

Paulos, J. A. A Mathematician Reads the Newspaper. New York: BasicBooks, p. 75, 1995.

Peterson, I. Islands of Truth: A Mathematical Mystery Cruise. New York: W. H. Freeman, pp. 238-239, 1990.

Penney, W. "Problem 95. Penney-Ante." J. Recr. Math. 2, 241, 1969.

Sloane, N. J. A. Sequences A000225/M2655, A001146/M1297, A050227, and A052944 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Spencer, J. "Combinatorics by Coin Flipping." Coll. Math. J.17, 407-412, 1986.

Whittaker, E. T. and Robinson, G. "The Frequency Distribution of Tosses of a Coin." §90 in The Calculus of Observations: A Treatise on Numerical Mathematics, 4th ed. New York: Dover, pp. 176-177, 1967.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.