المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

الرياضيات
عدد المواضيع في هذا القسم 9761 موضوعاً
تاريخ الرياضيات
الرياضيات المتقطعة
الجبر
الهندسة
المعادلات التفاضلية و التكاملية
التحليل
علماء الرياضيات

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
القيمة الغذائية للثوم Garlic
2024-11-20
العيوب الفسيولوجية التي تصيب الثوم
2024-11-20
التربة المناسبة لزراعة الثوم
2024-11-20
البنجر (الشوندر) Garden Beet (من الزراعة الى الحصاد)
2024-11-20
الصحافة العسكرية ووظائفها
2024-11-19
الصحافة العسكرية
2024-11-19


Uniform Sum Distribution  
  
2065   02:50 صباحاً   date: 16-4-2021
Author : Derbyshire, J.
Book or Source : Prime Obsession: Bernhard Riemann and the Greatest Unsolved Problem in Mathematics. New York: Penguin, 2004.
Page and Part : ...


Read More
Date: 31-3-2021 1415
Date: 15-2-2021 1043
Date: 10-3-2021 1601

Uniform Sum Distribution

UniformSumDistribution

The distribution for the sum X_1+X_2+...+X_n of n uniform variates on the interval [0,1] can be found directly as

 P_(X_1+...+X_n)(u)=intint...int_()_(n)delta(x_1+x_2+...+x_n-u)dx_1dx_2...dx_n,

(1)

where delta(x) is a delta function.

A more elegant approach uses the characteristic function to obtain

 P_(X_1+...+X_n)(u)=F_t^(-1)[((i(1-e^(it)))/t)^n](u) 
 =1/(2(n-1)!)sum_(k=0)^n(-1)^k(n; k)(u-k)^(n-1)sgn(u-k),

(2)

where the Fourier parameters are taken as (1,1). The first few values of P_n(u) are then given by

P_(X_1)(u) = 1/2[sgn(1-u)+sgnu]

(3)

P_(X_1+X_2)(u) = 1/2[(-2+u)sgn(-2+u)-2(-1+u)sgn(-1+u)+usgnu]

(4)

P_(X_1+X_2+X_3)(u) = 1/4[-(-3+u)^2sgn(-3+u)+3(-2+u)^2sgn(-2+u)-3(-1+u)^2sgn(-1+u)+u^2sgnu]

(5)

P_(X_1+X_2+X_3+X_4)(u) = 1/(12)[(-4+u)^3sgn(-4+u)-4(-3+u)^3sgn(-3+u)+6(-2+u)^3sgn(-2+u)-4(-1+u)^3sgn(-1+u)+u^3sgnu],

(6)

illustrated above.

Interestingly, the expected number of picks n of a number x_k from a uniform distribution on [0,1] so that the sum sum_(k=1)^(n)x_k exceeds 1 is e (Derbyshire 2004, pp. 366-367). This can be demonstrated by noting that the probability of the sum of n variates being greater than 1 while the sum of n-1 variates being less than 1 is

P_n^((1)) = int_1^nP_(X_1+...+X_n)(u)du-int_1^(n-1)P_(X_1+...+X_(n-1))(u)du

(7)

= (1-1/(n!))-[1-1/((n-1)!)]

(8)

= 1/(n(n-2)!).

(9)

The values for n=1, 2, ... are 0, 1/2, 1/3, 1/8, 1/30, 1/144, 1/840, 1/5760, 1/45360, ... (OEIS A001048). The expected number of picks needed to first exceed 1 is then simply

 <n_1>=sum_(n=1)^inftynP_n^((1))=sum_(n=1)^infty1/((n-2)!)=sum_(n=0)^infty1/(n!)=e.

(10)

It is more complicated to compute the expected number of picks that is needed for their sum to first exceed 2. In this case,

P_n^((2)) = int_2^nP_(X_1+...+X_n)(u)du-int_2^(n-1)P_(X_1+...+X_(n-1))(u)du

(11)

= ((n-2)(2^(n-1)-n))/(n!).

(12)

The first few terms are therefore 0, 0, 1/6, 1/3, 11/40, 13/90, 19/336, 1/56, 247/51840, 251/226800, ... (OEIS A090137 and A090138). The expected number of picks needed to first exceed 2 is then simply

<n_2> = sum_(n=1)^(infty)nP_n^((2))

(13)

= sum_(n=1)^(infty)(n(n-2)(2^(n-1)-n))/(n!)

(14)

= e^2-e.

(15)

The following table summarizes the expected number of picks <n_s> for the sum to first exceed an integer s (OEIS A089087). A closed form is given by

 <n_s>=1/(n!)sum_(k=0)^n((-1)^kn!(n-k+1)^k)/(k!)e^(n-k+1)

(16)

(Uspensky 1937, p. 278).

s <n_s> OEIS approximate
1 e A001113 2.71828182...
2 e^2-e A090142 4.67077427...
3 1/2(2e^3-4e^2+e) A090143 6.66656563...
4 1/6(6e^4-18e^3+12e^2-e) A089139 8.66660449...
5 1/(24)(24e^5-96e^4+108e^3-32e^2+e) A090611 10.66666206...

REFERENCES:

Derbyshire, J. Prime Obsession: Bernhard Riemann and the Greatest Unsolved Problem in Mathematics. New York: Penguin, 2004.

Sloane, N. J. A. Sequences A001048/M0890, A001113/M1727, A089087, A089139, A090137, A090138, A090142, A090143, and A090611 in "The On-Line Encyclopedia of Integer Sequences."

Uspensky, J. V. Introduction to Mathematical Probability. New York: McGraw-Hill, 1937.




الجبر أحد الفروع الرئيسية في الرياضيات، حيث إن التمكن من الرياضيات يعتمد على الفهم السليم للجبر. ويستخدم المهندسون والعلماء الجبر يومياً، وتعول المشاريع التجارية والصناعية على الجبر لحل الكثير من المعضلات التي تتعرض لها. ونظراً لأهمية الجبر في الحياة العصرية فإنه يدرّس في المدارس والجامعات في جميع أنحاء العالم. ويُعجب الكثير من الدارسين للجبر بقدرته وفائدته الكبيرتين، إذ باستخدام الجبر يمكن للمرء أن يحل كثيرًا من المسائل التي يتعذر حلها باستخدام الحساب فقط.وجاء اسمه من كتاب عالم الرياضيات والفلك والرحالة محمد بن موسى الخورازمي.


يعتبر علم المثلثات Trigonometry علماً عربياً ، فرياضيو العرب فضلوا علم المثلثات عن علم الفلك كأنهما علمين متداخلين ، ونظموه تنظيماً فيه لكثير من الدقة ، وقد كان اليونان يستعملون وتر CORDE ضعف القوسي قياس الزوايا ، فاستعاض رياضيو العرب عن الوتر بالجيب SINUS فأنت هذه الاستعاضة إلى تسهيل كثير من الاعمال الرياضية.

تعتبر المعادلات التفاضلية خير وسيلة لوصف معظم المـسائل الهندسـية والرياضـية والعلمية على حد سواء، إذ يتضح ذلك جليا في وصف عمليات انتقال الحرارة، جريان الموائـع، الحركة الموجية، الدوائر الإلكترونية فضلاً عن استخدامها في مسائل الهياكل الإنشائية والوصف الرياضي للتفاعلات الكيميائية.
ففي في الرياضيات, يطلق اسم المعادلات التفاضلية على المعادلات التي تحوي مشتقات و تفاضلات لبعض الدوال الرياضية و تظهر فيها بشكل متغيرات المعادلة . و يكون الهدف من حل هذه المعادلات هو إيجاد هذه الدوال الرياضية التي تحقق مشتقات هذه المعادلات.