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AK CSP › NOIP 提高 2013 第一轮真题 › 第 22 题

NOIP 提高 2013 第一轮 第 22 题:现有一只青蛙,初始时在 n 号荷叶上。当它某一时刻在 k 号荷叶上时,下一时刻将

问题求解 · 组合计数(离散与组合数学) · 答案 37/12

题目

现有一只青蛙,初始时在 $n$ 号荷叶上。当它某一时刻在 $k$ 号荷叶上时,下一时刻将等概 率地随机跳到 $1, 2, \dots, k$ 号荷叶之一上,直至跳到 $1$ 号荷叶为止。当 $n = 2$ 时,平均一共跳 $2$ 次;当 $n = 3$ 时,平均一共跳 $2.5$ 次。则当 $n = 5$ 时,平均一共跳_次。

注意:如果你的答案要求输出分数,请输出 a/b 的形式,且保证为最简分数。
题目插图
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答案

37/12

题解

考点定位

含自环的期望递推。

解题过程

令 E[k] 表示从 k 号荷叶到 1 号荷叶的期望跳跃次数,E[1]=0。对于 k≥2,先跳一次,再等概率进入 1~k,因此:

E[k]=1+(E[1]+…+E[k])/k。

把右侧的 E[k] 移到左侧,得到 E[k]=(k+E[1]+…+E[k−1])/(k−1)。逐项计算:

  • E[2]=2;
  • E[3]=(3+2)/2=5/2;
  • E[4]=(4+2+5/2)/3=17/6;
  • E[5]=(5+2+5/2+17/6)/4=37/12。

答案:37/12。

易错提醒

允许跳回当前荷叶,所以方程右侧也含 E[k]。1 号是终止状态,不能再对它套用一次跳跃的递推式。

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