URSS.ru Магазин научной книги
Обложка Никитин В.Н., Никитин Н.В. Госпожа удачи: Прикладная теория вероятностей и диаграммная техника: Как легко и быстро решать прикладные задачи в области теории вероятностей при помощи подхода Фейнмана к квантовой механике Обложка Никитин В.Н., Никитин Н.В. Госпожа удачи: Прикладная теория вероятностей и диаграммная техника: Как легко и быстро решать прикладные задачи в области теории вероятностей при помощи подхода Фейнмана к квантовой механике
Id: 282013
1139

Госпожа удачи:
Прикладная теория вероятностей и диаграммная техника: Как легко и быстро решать прикладные задачи в области теории вероятностей при помощи подхода Фейнмана к квантовой механике

2023. 408 с.
Типографская бумага

Аннотация

Диаграммная техника — подход к теории вероятностей, основанный на построении диаграмм переходов. Данный подход представляет собой применение идеи лауреата Нобелевской премии Р. Фейнмана, изложенной в книге «Квантовая механика и интегралы по траекториям», к случаю дискретного времени и дискретного пространства. При этом используются такие базовые понятия, как: система, состояние системы, вероятностные процессы при переходах между состояниями,... (Подробнее)


Оглавление
top
Оглавление3
Благодарности9
Введение10
Глава 1. Мир случайного13
1.1. Случайность и упорядоченность13
1.2. Кости или шахматы15
1.3. Сложность и случайность17
Контрольные вопросы и задачи21
Ответы на контрольные вопросы и задачи главы 122
Литература к главе 123
Глава 2. Основные положения теории вероятностей24
2.1. Что такое вероятность24
2.2. Невозможные события26
2.3. Равновозможные исходы27
2.4. Область применимости теории вероятностей29
2.5. Основы теории вероятностей31
2.5.1. Терминология32
2.5.2. Пространство элементарных событий34
2.5.3. Чем же занимается теория вероятностей?39
2.5.4. Закон бутерброда40
Контрольные вопросы и задачи43
Ответы на контрольные вопросы к главе 244
Литература к главе 244
Глава 3. Диаграммная техника45
3.1. Наиболее важные понятия46
3.2. Диаграмма переходов49
3.3. Расчет вероятностей перехода59
Контрольные вопросы к главе 363
Контрольные вопросы к разделу 3.163
Контрольные вопросы к разделу 3.264
Контрольные вопросы к разделу 3.365
Ответы на контрольные вопросы к главе 366
Ответы на контрольные вопросы к разделу 3.166
Ответы на контрольные вопросы к разделу 3.266
Ответы на контрольные вопросы к разделу 3.366
Литература к главе 366
Глава 4. Решение вероятностных задач67
4.1. Стрельба по целям67
4.2. Дуэль трех ковбоев78
4.3. Спорт, вероятность победы в матчах82
4.3.1. Штрафные броски в баскетболе83
4.3.2. Пари на две победы подряд84
4.3.3. Примеры определения вероятности выигрыша в матче87
4.3.4. Общая формула для вероятности выигрыша команды в матче92
4.3.5. Вероятность победы в игре на «больше—меньше»94
4.4. Задачи о рождении наследников104
Ответы к задачам главы 4108
Ответы к задачам раздела 4.1108
Ответы к задачам раздела 4.2108
Ответы к задачам раздела 4.3109
Литература к главе 4109
Глава 5. Основные теоремы теории вероятностей110
5.1. Теорема о повторении опытов110
5.1.1. Формула Бернулли111
5.1.2. Стрельба в биатлоне114
5.2. Формула полной вероятности117
5.2.1. Условная вероятность117
5.2.2. Полная система гипотез118
5.2.3. Вывод формулы полной вероятности120
5.2.4. Вероятность победы в шахматном матче121
5.3. Формула Байеса127
5.3.1. Вывод формулы Байеса129
5.3.2. Примеры и задачи на формулу Байеса133
5.3.3. Формула Байеса и парадокс при массовом тестировании на ранней стадии эпидемии137
5.3.4. Поиск технических неисправностей. Лезвие Оккама140
5.4. Вероятность произведения и суммы событий146
5.4.1. Вероятность произведения m событий147
5.4.2. Вероятность суммы n событий149
5.4.3. Примеры и задачи на вероятность суммы и произведения нескольких событий155
5.4.4. Типичные ошибки при решении задач на вероятность суммы и произведения нескольких событий157
5.5. Вероятность перехода через промежуточные состояния162
5.5.1. Формула для вероятности перехода в конечную точку через промежуточные состояния162
5.5.2. Доказательство справедливости формул с использованием вероятности перехода через промежуточные состояния165
5.5.3. Связь с оператором эволюции и марковскими процессами168
Ответы к задачам главы 5171
Литература к главе 5171
Глава 6. Типовые схемы теории вероятностей172
6.1. Проведение m опытов с различными значениями вероятности успеха172
6.2. Выборка из урны179
6.3. Случайное разбиение по группам188
6.3.1. Вероятности раскладов карт при игре в преферанс189
6.3.2. Вероятности появления оцениваемых комбинаций карт при игре в покер192
6.4. Игральные кости202
6.4.1. Обозначения для бросков в кости203
6.4.2. Идеальные, неидеальные и шулерские игральные кости204
6.4.3. Распределение вероятностей суммы очков при m бросках206
6.4.4. Гауссовское приближение для распределения вероятностей суммы очков при большом количестве бросков220
6.5. Матрица вероятностей перехода для идеальных и неидеальных объектов223
Ответы к задачам главы 6231
Литература к главе 6232
Глава 7. Как стать миллионером233
7.1. Использование дополнительной информации235
7.2. Шоу «Передача мыслей на расстояние»236
7.3. Парадокс Монти Холла239
7.4. Как математики обыграли казино244
7.5. Выигрышные стратегии при инвестициях на бирже250
7.6. Оценка времени жизни финансовых пирамид258
Ответы к задачам главы 7268
Литература к главе 7269
Глава 8. Оценка риска270
8.1. Виды риска270
8.2. Методы оценки риска281
8.3. Вероятностная оценка экономических и финансовых рисков285
8.4. Оценки риска для малых предприятий292
8.5. Оценки риска инновационного проекта295
8.5.1. Влияние особенностей инновационных проектов на оценку риска296
8.5.2. Снижение риска инновационного проекта298
8.6. Оценки вероятности банкротства301
8.7. Принцип практической уверенности305
8.8. Три основных свойства аварийных ситуаций319
8.8.1. Теория катастроф320
8.8.2. Точки бифуркации и переломный момент322
8.8.3. Область нормального функционирования326
8.8.4. Функционал действия327
8.8.5. Наиболее вероятное состояние системы при возникновении аварийной ситуации329
8.8.6. Повторяемость, скоротечность и предсказуемость аварийных ситуаций330
8.8.7. Степень устойчивости, квазипотенциал и функция Ляпунова332
8.8.8. Аналитические выражения для квазипотенциала и функции Ляпунова336
Ответы к задачам главы 8341
Литература к главе 8342
Глава 9. Цена игры344
9.1. Что нужно учитывать, просчитывая варианты среднего выигрыша и проигрыша345
9.2. Что такое цена игры347
9.3. Цена игры «Не упусти ставку»348
9.4. Игра в рулетку353
9.4.1. Устройство и правила игры в рулетку355
9.4.2. Цена игры в европейскую и американскую рулетку361
9.4.3. Цена игры в модернизированную рулетку с 12, 24 и 48 номерами364
9.4.4. Попытки предсказать и повлиять на результат при игре в рулетку368
9.4.5. Игра в казино по системе371
9.4.6. Кто такие адвансеры, батраки, мартингейлы, хайроллеры и волновики375
9.5. Легенды казино378
Ответы к задачам главы 9384
Литература к главе 9384
Глава 10. Теория вероятностей в компьютерных играх385
10.1. Краткая история развития компьютерных игр387
10.2. Восприятие вероятности игроками и разработчиками компьютерных игр389
10.3. Виды случайностей в компьютерных играх391
10.4. Изменение случайных событий в компьютерных играх с их развитием393
10.5. Монетизация компьютерных игр403
Литература к главе 10406

Введение
top

…Истинной логикой для этого мира является исчисление вероятностей, занимающееся нахождением величин вероятностей, которые учитывает или должен учитывать любой здравомыслящий человек.

Дж. Максвелл

Данная книга предназначена не для профильных специалистов, а для тех, кто понимает, что мы живем в «призрачном и бушующем мире», неразрывно связанном со случайными процессами и риском. В этом мире надо уметь ориентироваться и быстро принимать решения, цена которых измеряется иногда не только в деньгах.

Книга состоит из десяти глав. Конечно, правильно читать книгу с самого начала: в расчете на это она и написана. Но в нашем прагматичном настоящем все стремятся к успеху и стараются достичь цели минимальной ценой. Кроме того, у многих просто очень мало времени. Это герои О. Генри могли позволить себе вольно перефразировать Бенджамина Франклина, сказавшего: «Время — деньги», утверждая: «Время, которого у нас навалом, — это деньги, которых нам не хватает» .

В случае, если Вас мало интересуют вопросы теории и нужен практический результат, можно отойти от последовательного прочтения и начать с 7 й главы «Как стать миллионером», которая базируется на важном жизненном принципе: получение и использование дополнительной информации.

Если Вы хотите сделать свою жизнь более безопасной, то Вам очень поможет принцип практической уверенности и знание основных свойств аварийных ситуаций: повторяемости, скоротечности и предсказуемости, которые рассматриваются в главе 8 «Оценка риска».

В главе 9 «Цена игры» содержится практическое приложение теории вероятностей к оценке среднего выигрыша и проигрыша в азартные игры, которые практикуются в казино.

Тех, кто увлекается компьютерными играми, может заинтересовать глава 10 «Вероятность в компьютерных играх».

В главе 6 «Типовые схемы в теории вероятностей» рассматриваются вероятности выигрышных комбинаций в покере и вероятности раскладов карт при игре в преферанс.

Тем, кто начнет читать книгу с первых страниц (надеемся, что их будет большинство), узнают про подход, связанный с применением диаграммной техники в прикладной теории вероятностей. При этом используются такие базовые понятия, как: система, состояние системы, вероятностные процессы при переходах между состояниями, траектория системы при переходе из начального состояния в конечное.

На диаграмме переходов в простом и наглядном виде отображаются состояния системы, вероятностные процессы и возможные (виртуальные) траектории.

Математик увидит в книге еще одно прикладное применение теории сетей Петри , то есть ориентированных графов, с заданными весами для переходов. Физик скажет, что это применение идеи лауреата Нобелевской премии Р. Фейнмана, изложенной в книге «Квантовая механика и интегралы по траекториям», к случаю дискретного времени и дискретного пространства. И они оба будут правы.

В книге нет высокой теории. В ней рассказывается, как использовать диаграммную технику, которая играет, образно говоря, роль логарифмической линейки для того, чтобы легко и быстро решать прикладные задачи, связанные с теорией вероятностей. Построение диаграммы переходов позволяет в понятной и наглядной форме проводить доказательство основных теорем и иллюстрировать процесс вывода основных формул в теории вероятностей.

Решение любой задачи при этом разбивается на три последовательных этапа: построение диаграммы переходов, нанесение вероятностей процессов и определение вероятности перехода из начального состояния в конечное. Например, при рассмотрении бросков монеты состояние системы может характеризоваться количеством выпавших гербов . При этом из любого состояния, в котором оказывается система, выходят два случайных процесса. Один из процессов связан с появлением при очередном броске «цифры» (аверс, лат. adversus — «обращенный лицом»), а второй с выпадением «герба» (реверс, лат. revertor — «поворачиваю назад»). Случайные процессы отображаются на диаграмме переходов в виде векторов, которые характеризуются вероятностью процесса. После построения диаграммы переходов по ней по простым правилам производится расчет вероятности перехода системы из начального состояния в конечное.

Для освоения основного материала, изложенного в книге, не требуется знания высшей математики : достаточно знаний по программе средней школы. Так и хочется сказать «начальной», так как по большому счету надо знать только дроби и четыре основных арифметических действия. Но в этом случае для чтения и понимания книги потребуется еще такое важное качество, как упорство.

Однако базовая простота не всегда говорит об ограниченности области применения. Например, текст романа «Война и мир» можно представить в виде последовательности нулей и единиц и хранить в памяти компьютера. То есть четыре тома, написанные Л. Н. Толстым, — это всего лишь часть некоторого иррационального числа. Нужно только найти это число, восхититься его красотой и перейти с языка цифр на язык букв.

Изложение основного материала книги начнем с описания роли случайных факторов в нашем мире и соотношения между случайностью и упорядоченностью.


Об авторах
top
photoНикитин Владимир Николаевич
Выпускник Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ». Окончил аспирантуру кафедры кибернетики НИЯУ «МИФИ». Один из авторов монографии «Автоматические системы и устройства наведения лазерных пучков» и 9 научных работ по анализу степени устойчивости и срыва управления в нелинейных динамических системах. Автор совместных с Н. В. Никитиным монографий — «ГОСПОЖА УДАЧИ: Прикладная теория вероятностей и диаграммная техника. Как легко и быстро решать прикладные задачи в области теории вероятностей при помощи подхода Фейнмана к квантовой механике» (М.: URSS) и «ДИНАМИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И ИНТЕГРАЛЫ ПО ТРАЕКТОРИЯМ: Общий метод анализа систем на основе подхода Фейнмана к квантовой механике» (М.: URSS).
photoНикитин Николай Владимирович
Кандидат физико-математических наук, доцент. Работал и преподавал в Национальном исследовательском ядерном университете «МИФИ» с 1972 по 2021 г. Автор более 150 научных работ и 5 монографий, две из которых изданы в США. С середины 1970-х гг. основные работы связаны с динамическими системами, объектами и комплексами автоматического управления, находящимися под действием случайных возмущений.