วิธีการเลือกว่าจะออกจากคิวรถบัสหรืออยู่ที่นั่นโดยใช้ทฤษฎีความน่าจะเป็น?


11

ตอนนี้ฉันกำลังคิดถึงบางสิ่งอยู่และเนื่องจากฉันไม่ค่อยมีความเชี่ยวชาญในทฤษฎีความน่าจะเป็นฉันจึงคิดว่านี่อาจเป็นสถานที่ที่ดีในการถามคำถามนี้ นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นกับฉันในคิวยาวของระบบขนส่งสาธารณะ

สมมติว่าคุณอยู่ในสถานีขนส่งและคุณรู้ว่ารถบัส (หรือรถเมล์หลายคัน) จะมาในอนาคต (ในระหว่างวัน) แต่คุณไม่รู้ช่วงเวลาที่แน่นอน คุณจินตนาการถึงความน่าจะเป็นที่รถบัสจะมาถึงภายในห้านาที ดังนั้นคุณรอห้านาที แต่รถไม่มาถึง ตอนนี้ความน่าจะเป็นน้อยกว่าหรือสูงกว่าความเป็นจริงที่คุณจินตนาการไว้หรือไม่

คำถามคือถ้าคุณใช้อดีตเพื่อทำนายอนาคตบางทีคุณอาจจะไม่ได้มองโลกในแง่ดีเกี่ยวกับรถบัสที่เดินทางมาถึง แต่บางทีคุณอาจคิดว่ามันทำให้เหตุการณ์มีโอกาสมากขึ้น: เนื่องจากรถบัสยังมาไม่ถึงมีเวลาไม่กี่นาทีในแต่ละวันและความน่าจะเป็นที่สูงขึ้น

คิดห้านาทีสุดท้ายของวัน คุณเคยไปที่นั่นทั้งวันและไม่มีรถประจำทางมา ดังนั้นการตัดสิน แต่เพียงผู้เดียวในอดีตคุณไม่สามารถคาดเดาได้ว่ารถบัสจะมาถึงภายในห้านาทีถัดไป แต่เนื่องจากคุณแน่ใจว่ามีรถบัสมาถึงก่อนที่จะสิ้นสุดวันและมีเพียงห้านาทีสำหรับวันที่จะสิ้นสุดคุณสามารถมั่นใจได้ 100% ว่ารถบัสจะมาถึงภายในห้านาที

ดังนั้นคำถามคือถ้าฉันจะคำนวณความน่าจะเป็นและเลื่อนออกจากคิวฉันควรใช้วิธีการแบบใด มันเป็นเพราะบางครั้งฉันก็เลิกและทันใดนั้นรถก็มาถึง แต่บางครั้งฉันก็รอแล้วก็รอและรถก็ไม่มา หรือบางทีคำถามทั้งหมดนี้เป็นเรื่องไร้สาระและนั่นเป็นเพียงการสุ่มอย่างน่ากลัว?

คำตอบ:


1

ฉันคิดว่าคุณตอบคำถามของคุณเอง สมมติว่าคุณแน่ใจว่ามีรถเมล์โดยสาร n คันเดินทางมาถึงในตอนท้ายของวัน (ซึ่งอยู่ห่างออกไปเป็นชั่วโมง) แต่ไม่แน่ใจว่าเมื่อใดที่พวกเขาจะมาถึงในเวลาชั่วโมงนั้นคุณสามารถใช้การกระจายปัวซองด้วยอัตราเท่ากับ n / h และคำนวณ ความน่าจะเป็นของรถบัสเดียวมาถึงในอีกสิบนาทีข้างหน้า ในขณะที่คุณรอรถบัสและ h เริ่มลดอัตรา n / h เริ่มเพิ่มขึ้นและโอกาสที่บัสจะมาถึงในอีกสิบนาทีถัดไป ดังนั้นในทุกช่วงเวลาที่ผ่านไปคุณจะรู้สึกไม่สบายใจที่จะออกจากคิว (สมมติว่ารถบัสจะมีที่ว่างสำหรับคุณเมื่อมาถึง)


คำตอบที่ดีขอบคุณมาก ฉันมีสัญชาตญาณเหมือนกัน แต่ฉันไม่รู้ว่ามันถูกเรียกว่าการกระจายปัวซอง
numberfive

2
หากคุณจำลองแบบการมาถึงของรถบัสอย่างแท้จริงเป็นกระบวนการปัวซอง กระบวนการปัวซงเป็น "หน่วยความจำ" เนื่องจากเป็นแบบจำลองเหตุการณ์การมาถึงของรถบัสในทุกช่วงเวลาเพื่อความน่าจะเป็นตลอดเวลา คือหลังจากที่คุณรอ 5 นาทีโดยที่ไม่มีรถบัสมาถึงโมเดลจะทำนายความน่าจะเป็นแบบเดียวกันสำหรับรถบัสที่จะมาถึงใน 10 นาทีถัดไปเช่นเดียวกับใน 10 นาทีแรก
leekaiinthesky

leekaiinthesky, คุณถูกต้องว่าสำหรับอัตราที่กำหนด, ปัวซองคือการแจกแจงแบบไม่มีหน่วยความจำ อย่างไรก็ตามหากเรามั่นใจว่าจะมีรถเมล์โดยสาร n คันเดินทางถึงปลายทางในวันนั้นอัตราการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง
user3353185

แม้ภายใต้สมมติฐานเฉพาะเหล่านั้นที่ใช้การแจกแจงปัวซงไม่ได้ให้คำตอบที่ถูกต้อง การโต้เถียงของคุณขึ้นอยู่กับอัตราการเพิ่มขึ้นเพราะคุณรู้ว่ารถเมล์ทั้งสองจะมาถึงทั้งหมด แต่ในการแจกแจงปัวซงจำนวนเหตุการณ์ทั้งหมดจะไม่คงที่ ยิ่งไปกว่านั้นใน 10 นาทีที่คุณต้องการคำนวณความน่าจะเป็นอัตราจะเปลี่ยนแปลงตามอาร์กิวเมนต์ของคุณ นี่เป็นเพียงการประมาณ - ซึ่งยังคงเป็นคำตอบที่ดีถ้าคุณพูดถึงว่าการประมาณนั้นดีแค่ไหน
Erik

3

ขึ้นอยู่กับว่ารถของคุณจะมาใกล้แค่ไหน

  1. หากพวกเขาอยู่ในตารางปกติทุกนาทีที่คุณรอจะอยู่ใกล้กับการมาถึงรถบัสหนึ่งนาทีและโดยเฉลี่ยคุณจะรอครึ่งหนึ่งของช่วงเวลาระหว่างรถบัส

  2. หากรถประจำทางมาถึงในช่วงเวลาต่าง ๆ กันในอัตราเฉลี่ยต่อชั่วโมงคุณจะมีโอกาสเดินทางมาที่ป้ายรถเมล์ในช่องว่างที่ยาวกว่ารถบัสสั้น แน่นอนหากพวกเขามาถึง "สุ่มอย่างมีประสิทธิภาพ" (ตามกระบวนการปัวซอง) ไม่สำคัญว่าคุณจะรอนานเท่าไรการรอที่เหลืออยู่ของคุณจะเหมือนเดิม

  3. หากสิ่งที่เลวร้ายยิ่งกว่านั้น (ผู้ที่ชอบดื่มสุรา / ระเบิดมากกว่าการมาถึง "สุ่ม" อาจเป็นเพราะปัญหาการจราจร) คุณอาจจะดีกว่าไม่รอ


โอเคฉันจะลองย่อยดู ขอบคุณ ดังนั้นถ้าเราไม่รู้อัตราเฉลี่ยต่อชั่วโมงโดยพื้นฐานแล้วเราไม่สามารถบอกอะไรได้เลย?
numberfive

2
หากคุณกำลังรอ 23 ชั่วโมงและรถบัสยังไม่มาโปรดเพิกเฉยต่อการกระจาย (cdf) ที่เพิ่มเป็น 1 เสมอรถบัสจะไม่มา โดยทั่วไปแล้วชาวยุโรปจะเชื่อในการกระจายเครื่องแบบเป็นทางออกที่ดีถ้าคุณเป็นญี่ปุ่น สำหรับการขนส่งสาธารณะของชาวอเมริกันนั้นดูได้มากกว่าด้วยสายตาของปัวซงกระบวนการไร้ความทรงจำและพวกเขาขับรถของตัวเอง ... ลองคิดดู ... ไม่ว่าคุณจะรอรถเมล์ที่น่าจะมานานเท่าไร เวลาที่แน่นอนยังคงดื้อรั้นเดียวกัน ฉันได้ยินมาว่าการแจกจ่าย Weibull สามารถช่วยได้ แต่ไม่แน่ใจ
Antoni Parellada

1
นี่คือกระดาษที่ยอดเยี่ยมและฟรีใน Weibull และหัวข้อนี้
Antoni Parellada

@ Antoni ขอบคุณ มีขอบเขตที่โมเดลความน่าจะเป็น (เช่น Poisson ในข้อ 2 ในคำตอบของฉัน) ไม่ได้ผลสำหรับปัญหานี้จริงๆ การมาถึงรถบัสไม่ใช่กระบวนการสุ่มตามวิธีที่อธิบายไว้ข้างต้น หากคุณผลักพวกเขาหนักพอแน่นอนว่าข้อสรุปที่พวกเขาต้องการจะทำให้ไม่สมเหตุสมผล
Glen_b -Reinstate Monica

@AntoniParellada และ Glen_b ขอบคุณมากสำหรับคำตอบของคุณ ฉันไม่ได้นึกภาพมากนักว่าอยู่เบื้องหลังคำถามนี้ ฉันจะศึกษาต่อเพื่อทำความเข้าใจทุกสิ่งที่คุณเขียนอย่างกรุณา ขอให้มีวันที่ดี
numberfive

1

คำถามที่ดี!

จากมุมมองความน่าจะเป็นการรอคอยอาจทำให้อัตราต่อรองเพิ่มขึ้นอย่างแน่นอน นั่นจะเป็นจริงของการแจกแจงแบบเกาส์และสม่ำเสมอ อย่างไรก็ตามมันจะไม่เป็นความจริงสำหรับการแจกแจงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียล - สิ่งที่เป็นระเบียบเกี่ยวกับการแจกแจงแบบเอ็กซ์โพเนนเชียลเป็น "ความจำ" ในแง่นั้น

อย่างไรก็ตามฉันคิดว่าสิ่งที่น่าสนใจกว่านั้นก็คือการสร้างฟังก์ชั่นค่าใช้จ่าย ค่าใช้จ่ายในการขนส่งอื่น (แท็กซี่ ueber) คืออะไร? ค่าใช้จ่ายในการมาสายเป็นเท่าไหร่? จากนั้นคุณสามารถปัดฝุ่นออกจากสมุดบัญชีและลดฟังก์ชั่นค่าใช้จ่าย

เพื่อโน้มน้าวใจตัวเองว่าอัตราต่อรองเพิ่มขึ้นสำหรับการแจกแจงแบบเกาส์เซียนฉันเขียน matlab นิดหน่อย แต่ฉันจะพยายามคิดสิ่งที่บริสุทธิ์ทางคณิตศาสตร์มากขึ้น ฉันคิดว่าเครื่องแบบเหมือนกันชัดเจนเนื่องจากตัวเศษมีค่าคงที่ (จนกว่าจะไม่มีอะไร) และตัวส่วนจะลดลงเรื่อย ๆ


2
ข้อสันนิษฐานของ OP คือ "คุณแน่ใจว่ารถบัสจะมาถึงก่อนถึงวันสิ้นสุด" ซึ่งมีข้อ จำกัด ที่น่าสนใจเกี่ยวกับการแจกแจงความน่าจะเป็น ฉันหวังว่าฉันมีความมั่นใจในชีวิตจริง
EdM

@ MikeP ขอบคุณสำหรับคำตอบของคุณ สิ่งนี้ใช้ได้กับกรณีที่ไม่ทราบการแจกแจงพื้นฐานหรือไม่? หรือฉันอาจจะสมมติว่ามีการแจกแจงบางอย่าง? ในกรณีที่เป็นไปได้ว่าเมื่อเวลาผ่านไปฉันสามารถเปลี่ยนความคิดเห็นของฉันและบอกว่าการกระจายดังกล่าวไม่ได้ถือและมองหาอีกต่อไป การแจกแจงแบบไม่มีหน่วยความจำฟังดูดี แต่บางทีสิ่งที่ฉันอยากรู้ต้องมีการแจกแจงที่คำนึงถึงอดีต
numberfive

2
ไม่มีปัญหา @NormanSimon! ไม่เสมอ. ตัวอย่างเช่นสมมติว่าคุณมีรูปแบบไฟล์ PDF trimodal ฉันทำตัวอย่างรวดเร็วด้วยผลรวมของ 3 gaussians (แต่ละอันมี sigma เท่ากับ 3 ด้วยค่า -8, 0 และ +8 ในกรณีนี้เมื่อคุณมา โคกอัตราต่อรองลดลงเล็กน้อยจริง ๆ สำหรับยืด 3 นาทีถัดไป
MikeP

โอ้ที่รักไมค์มันฟังดูซับซ้อนมาก! แต่ฉันสัญญาว่าฉันจะเรียนต่อ บางทีฉันอาจจะถามคำถามขั้นสูงเกินไปในขณะที่ฉันยังเป็นมือใหม่ แต่ขอบคุณมาก =)
numberfive

1

หากคุณวางข้อ จำกัด ที่รถบัสจะต้องมาถึงในบางจุดในระหว่างวันมันอาจจะเป็นที่ถกเถียงกันอยู่ว่ายิ่งคุณรอนานเท่าไหร่คุณก็คาดหวังว่าจะต้องรออีกต่อไป เหตุผล? ยิ่งคุณรอนานเท่าไหร่ความเชื่อมั่นของคุณที่มากขึ้นว่าพารามิเตอร์อัตราปัวซองจะเล็ก ดูคำถามที่ 1, ที่นี่


ไม่เป็นไร แต่ฉันหมายถึง "พารามิเตอร์อัตราใหญ่ " ไม่เล็ก ... ! ฉันแก้ไขคำตอบของฉันแล้ว
Creosote
โดยการใช้ไซต์ของเรา หมายความว่าคุณได้อ่านและทำความเข้าใจนโยบายคุกกี้และนโยบายความเป็นส่วนตัวของเราแล้ว
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.