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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 5/6 步:平均两个分支
通俗地说

最后一枚为 的概率相同。

En=12En−1+12(En−1+n)=En−1+n2E_n=\frac12E_{n-1}+\frac12(E_{n-1}+n)=E_{n-1}+\frac n2
详细分析

个配置恰有一半以 结尾、一半以 结尾。前两种情形证明所有配置都终止,并得到 。 2n2^n TT HH En=12En−1+12(En−1+n)=En−1+n2E_n=\frac12E_{n-1}+\frac12(E_{n-1}+n)=E_{n-1}+\frac n2