MathLabs

第5题

Bath 银行发行一面为 、另一面为 的硬币。Harry 有 枚这样的硬币,从左到右排成一列。他反复进行如下操作:若恰有 枚硬币显示 ,就翻转从左数第 枚硬币;否则所有硬币都显示 ,他便停止。例如当 且从 开始时,过程为 ,三次操作后停止。(a) 证明对每个初始配置,Harry 都会在有限次操作后停止。(b) 对每个初始配置 ,令 为停止前的操作次数。求所有 个初始配置的 的平均值。 HH TT nn k>0k>0 HH kk TT n=3n=3 THTTHT THT→HHT→HTT→TTTTHT\to HHT\to HTT\to TTT CC L(C)L(C) L(C)L(C) 2n2^n
第 2/6 步:最后的 不产生影响
通俗地说

最后一位为 时永远不会被选中。

C=C′T⟹L(C)=L(C′)C=C'T\Longrightarrow L(C)=L(C')
详细分析

若最后一枚为 ,则最多只有 枚显示 ,规则永远不会选中第 枚。因此前 枚恰好按独立的 枚配置 演化,且 。由归纳假设,此分支终止,平均为 。 TT n−1n-1 nn n−1n-1 (n−1)(n-1) C′C' L(C)=L(C′)L(C)=L(C') En−1E_{n-1}