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新年数学题

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借屠老太太的东风,本人出一些数学题。
假设 阴=0;阳=1。
借二进制的运算规则:
加法:
阴+阴=0+0=0;阳+阴=阴+阳=0+1=1+0=1;阳+阳=1+1=0。
乘法:
阴×阴=0×0=0;阳×阳=1×1=1;阴×阳=阳×阴=0×1=1×0=0。
问题1:
某体系有五个变量(x1,x2,x3,x4,x5),每个变量均为阴(0)或阳(1)
五变量相互作用的依据二进制的递推运算规则是:
x1(n)=x1(n-1)+x5(n-1)
x2(n)=x1(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)
x3(n)=x2(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
x4(n)=x1(n-1)+x2(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
x5(n)=x1(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
其中 n=1,2,3.。。。,是递推步骤或者说是演化时刻
显然,五变量的取值共同决定体系的演化状态。下面问题来了,如果观察到某一演化时刻n0的状态为(阴,阳,阴,阳,阴),那么根据体系的递推规则,可否确实推得n0-1时刻的系统状态?
问题2:
如果体系含有随机性,比如
x1(n)=x1(n-1)+x5(n-1)
x2(n)=x1(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+v(n)
x3(n)=x2(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
x4(n)=x1(n-1)+x2(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
x5(n)=x1(n-1)+x3(n-1)+x4(n-1)+x5(n-1)
其中,在x2(n)项上的v(n)是一个服从分布为取值为阴的概率=0.1,取值为阳的概率=0.8的系统噪声。
问题来了,当v存在时,演化时间无穷大时,系统演化状态(x1,x2,x3,x4,x5)最有可能是什么。


1楼2016-01-01 12:13回复
    看不懂了,曾用代数算易经,全解!如今忘的干干净净,几次努力复习竟全忘了,憾~


    来自手机贴吧2楼2016-01-01 12:24
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      笔误
      “其中,在x2(n)项上的v(n)是一个服从分布为取值为阴的概率=0.1,取值为阳的概率=0.8的系统噪声。”
      改为“其中,在x2(n)项上的v(n)是一个服从分布为取值为阴的概率=0.1,取值为阳的概率=0.9的系统噪声。”


      3楼2016-01-01 12:27
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        好贴,有水平


        来自Android客户端4楼2016-01-01 12:28
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          假设就有问题。应该是阴为2阳为1。阳数13579,阴数246810。


          来自Android客户端6楼2016-01-01 15:23
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            请问:
            问题2 有没有如问题1那样的已被观察到的某一演化时刻n0的状态 ?


            8楼2016-01-03 09:01
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              楼主出的数学题挺有趣. 本人打算设另楼领会: 新年数学题 - 有趣的数学题
              楼主不介意吧 ?


              10楼2016-01-04 08:04
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                clear all;clc;
                step=300;
                t=1:step;
                v=[0;1;0;0;0];
                B=rand(1,step)<0.9;
                A=[1 0 0 0 1;1 0 1 1 0;0 1 1 1 1;1 1 1 1 1;1 0 1 1 1];
                x(:,1)=[1;1;0;0;1];
                for i=2:step
                x(:,i)=A*x(:,i-1)+v*B(:,i);
                for j=1:5
                x(j,i)=mod(x(j,i),2);
                end
                end
                for i=1:5
                subplot(2,3,i);plot(t,x(i,t));
                end


                12楼2016-01-04 15:00
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                  [1/N]
                  解问题1 (I)
                  简记 (x1(n), x2(n), x3 (n), x4(n), x5(n))=X(n).
                  将行向量(row vector) X(n)转置(transpose)得到一个列向量(column vector), 记为 X*(n).
                  用 A 表示 问题1中的线性变换(linear transformation) 的矩阵(matrix)
                  则 A 为:
                  1 0 0 0 1
                  1 0 1 1 0
                  0 1 1 1 1
                  1 1 1 1 1
                  1 0 1 1 1 (矩阵A的括号没有划出)
                  则问题1中的线性变换可表为 X*(n)=AX*(n-1), 此处 矩阵A 左乘 列向量 X*(n-1).


                  13楼2016-01-04 15:37
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                    [3/N]
                    解问题1 (III)
                    由于 rank(A)=rank(M), 即系数矩阵的秩 与 增广矩阵的秩相等. 根据线性方程组有解的充分必要条件, 此线性方程组有解.
                    而且能预先知道总共 2个解. 这是因为变元的个数=5, rank(A)=4, 所以对应的齐次线性方程组(以零向量取代X(n)所得线性方程组)的解空间的维数=5-4=1.
                    由于这里的向量空间是GF(2)上的, 则1维的(对应的齐次线性方程组)的解空间由2个向量组成. 所以原线性方程组有 2个解. 而且只有 2个解.
                    对矩阵 M 施行初等变换, 可解得 x(n-1)=(1, 1, 1, 1, 1) 以及 (1, 1, 0, 0, 1). 如上所述只有 2个解.


                    15楼2016-01-04 15:43
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                      [4/N]
                      问题1的结论
                      综合以上, 如果 X(n)=(0, 1, 0, 1, 0),
                      则 x(n-1)=(1, 1, 1, 1, 1) 以及 x(n-1)=(1, 1, 0, 0, 1)
                      根据线性方程组的理论, 只有 2个解.
                      按问题1的约定, 也可以说, 如果观察到某一演化时刻n0的状态为(阴,阳,阴,阳,阴), 那么n0-1时刻的系统状态:
                      (阳, 阳, 阳, 阳, 阳) 以及 (阳, 阳, 阴, 阴, 阳)
                      而且只有 2 种可能.


                      16楼2016-01-04 15:45
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                        5变量相互作用的数学模型有错误,因为楼主设定的5变量递推运算规则无法体现五行体系中的相互关系。
                        如果这道题更完善一些,首先还需要一个设定,即设定:
                        X1=本我,
                        X2=生我,
                        X3=克我,
                        X4=我生,
                        X5=我克,
                        依据这个设定,来递推5变量的运算规则才行。


                        IP属地:辽宁17楼2016-01-04 21:31
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                          二进制1+1不是等于10吗?


                          来自Android客户端18楼2016-01-05 08:56
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                            [5/N]
                            楼主另外一题: 假设N×N矩阵A可逆,则必存在一自然数m,使得A^(-1)=A^m
                            证明如下:
                            当N固定, GF(2) 上的N×N矩阵是有限多个, 所以 必存在两个不等的正整数 t, s (t< s) 使得 A^t = A^s
                            用 A^(-1) 左乘这个等式 t+1 次, 得 A^(-1) = A^(s-t-1).
                            则 s-t-1 即是所求的 m


                            19楼2016-01-05 16:46
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