先说结论:
第一眼看这个问题,感觉……这不就是随机过程吗!马尔可夫链,鞅,脑子里一顿折腾。该忘的都还给老师了,不过还记得无限空间的一维和二维随机游走,时间足够长,回到初始位置的概率都是100%。比较经典的是那个小鸟/醉汉回家的问题,我不是做数学的,就不多说了。
题目中只是个100x100的有限空间,那到达任意一点的概率都是100%啊。且由于AB在对角线,双方处于“同色格” (感谢评论区知友的补充),所以:
那么问题来了?哪个相遇得更快呢?一时给不出求证的解析结果[捂脸],那就暴力模拟一下吧:
100X100空间内,有边界的随机游走。嗯,先让A从起点(0,0)开始走两步:
再让B也一起,从它的起点(99,99)开始走两步:
好了,弄个while循环,输出两种情况相遇时所耗费的时间/步数。模拟5000次,然后做个柱形分布图看一看:
不错,看来AB一起走的时候,相遇所需耗费的时间/步数,均值差不多是A独走的五分之一。5000次模拟结果一一对比的话,有87.2%的概率,一起走的耗时小于单独走。所以:
那AB一起运动的时候,相遇点的分布如何呢?为了满足好奇心,我接着暴力模拟了50000次,得出了AB相遇点在100x100平面中的分布,如下所示:
嗯,相对集中于中心区域,不过并没有我想象中那么集中,有趣。
评论区中的知友 @Monsieur TRISTE @两仪式 的讨论也很有趣,提到了另一种情况:AB初始位置是“非同色格”,则当他们同时移动时,永远无法相遇:
如上图左侧所示,当AB初始在对角线时,皆为棋盘黑格内,下一秒同时移动后(按照题目,只能上下左右移动一格,无法斜向移动),则都处于白格。然而,如果AB初始位置为“非同色格”,如上图右侧的情况,那么AB同时移动的话,将会永远处于“非同色格”,也就永远无法处于同一格内。
无数次擦肩而过,却终不能共处一室,想想还蛮伤感的[捂脸]。非常感谢这两位知友的评论!
二维随机游走是常返的,这意味着只要时间足够,随机游动的A会遍历空间内的每一个点。因此不管B动不动,二者相遇的概率都是100%.
但B如果移动的话,会加快与A相遇的速度。
我提供一个简单的理解吧,假设A、B每次移动的位移矢量为 和 。
但如果我们把B当作参考系,A每次的位移就变成了 。由于随机游走往前往后的概率都是一样的,正负号没有任何影响,因此A每次的位移可以看成 。
也就是说,以B为参考系,在情形2中(A和B同时做无规则运动),A相当于每次都随机游动了两步。在其他条件不变的情况下,这显然会加快二者相遇的速度。