Versuch stationäre Verteilung mit Zufall
Anleitung
Basiswissen
Etwa 10 bis 15 Minuten, ab Klasse 11: durch einen reinen Zufallsprozess stellt sich mit der Zeit ein stabiles Fließgleichgewicht oder eine stationäre Verteilung ein. Der Versuch kann mit Hilfe der Matrizenrechnung berechnet werden.
Schritt 1
- Aufbau:
- Man hat zwei Haufen Spielwürfel aus Kiste 8 ↗
- Auf dem Haufen A liegen 40 Würfel.
- Auf dem Haufen B liegen 20 Würfel.
Schritt 2
- Übergänge:
- Vom Haufen A werden alle geworfenen 6er weggenommen.
- Vom Haufen B werden alle geraden Zahlen weggenommen.
- Dann die 6er von A zum Haufen B hinzufügen.
- Und die geraden Zahlen von B zu A hinzufügen.
- Dieses Vorgehen dann ständig wiederholen.
Schritt 3
- Rückblick:
- Irgendwann behalten die Haufen trotz der Übergänge in etwa ihre Anzahl Würfel.
- Ab dem wievielten Schritt stellt sich das ein?
- Wie könnte man das vorausberechnen?
Tipp
- Es stellt sich schon nach wenigen Schritten eine ziemlich stabile Verteilung ein.
- In einem Testlauf schwankten die realen Zahlen um 1 bis 2 um den berechneten Wert.
Zur Theorie
Mathematik kann man das Geschehen mit Hilfe der Matrizenrechnung gut beschreiben. Mit den bekannten Würfelwahrscheinlichkeiten kann man ein Übergangsdiagramm erstellen und daraus Matrizen ableiten. Lies mehr dazu unter stationäre Verteilung ↗