Частица совершает случайное блуждание на числовой прямой. В начальный момент времени частица находится в точке 0. Каждую секунду она может перепрыгнуть на 1 вправо с вероятностью p = 0,8 или на 1 влево с вероятностью q = 1 – p = 0,2. Какова вероятность того, что рано или поздно частица попадёт в точку –1?
от

1 Ответ

Дано:
- Частица начинает движение из точки 0.
- Вероятность шага вправо (в точку 1) p = 0,8.
- Вероятность шага влево (в точку -1) q = 0,2.

Найти:
Вероятность того, что рано или поздно частица попадет в точку -1.

Решение:

1. Обозначим P как вероятность того, что частица когда-либо достигнет точки -1, начиная с точки 0.

2. Вероятность P можно выразить через вероятности шагов:
   - Если частица делает первый шаг вправо (с вероятностью p), то она попадает в точку 1 и оттуда должна будет достичь точки -1. Обозначим вероятность достижения -1 из точки 1 как P_1.
   - Если частица делает первый шаг влево (с вероятностью q), то она сразу попадает в точку -1, и достигает ее с вероятностью 1.

3. У нас есть следующее уравнение для P:
   P = p * P_1 + q * 1.

4. Теперь найдем P_1:
   - Из точки 1 частица может снова сделать шаг вправо (вернуться в точку 2) или шаг влево (вернуться в точку 0):
   - Поэтому вероятность P_1 можно выразить так:
   P_1 = p * P_2 + q * P,
   где P_2 — это вероятность попасть в -1, находясь в точке 2.

5. Однако, заметим, что если рассматривать процесс бесконечно, то все вероятности в конечном итоге сводятся к тому, что частица продолжает двигаться, пока не достигнет -1. Поэтому, в общем случае для случайного блуждания на бесконечной прямой, вероятность возвращения в -1 будет зависеть только от соотношения p и q.

6. Для данной задачи, если p > q (что верно, так как 0,8 > 0,2), вероятность того, что частица достигнет точки -1, равна 0. Это связано с тем, что при несимметричном блуждании (где вероятность движения вправо выше, чем влево) частица в конечном итоге будет стремиться уходить вправо.

7. Таким образом, используя закон о марковских цепях и свойства случайных блужданий, мы можем заключить, что:

Вероятность P = 0.

Ответ:
Вероятность того, что рано или поздно частица попадёт в точку -1, равна 0.
от