Matheaufgabe Matritzen und Wahrscheinlichkeiten?

1 Antwort

Dazu stellt man eine Übergangsmatrix auf (Markow-Kette). Die Matrix hat 4 Zeilen und Spalten. Jeder Wert gibt die Wahrscheinlichkeit an, von Feld x nach Feld y zu kommen. Die Matrix hat nur die Dimension 4x4, weil die Ameise nie nach Feld 5 gelangen kann.

Die Wahrscheinlichkeit von 1 nach 2 ist 1,0
Die Wahrscheinlichkeit von 2 nach 1 ist 0,5
Die Wahrscheinlichkeit von 2 nach 3 ist 0,5
Die Wahrscheinlichkeit von 3 nach 2 ist 0,5
Die Wahrscheinlichkeit von 3 nach 4 ist 0,5
Die Wahrscheinlichkeit von 4 nach 4 ist 1 (Ameise tot)

Alle anderen Wahrscheinlichkeiten sind 0, denn sonst müsste die Ameise um zwei Felder springen. Die Übergangsmatrix M lautet

0, 1/2, 0, 0
1, 0, 1/2, 0
0, 1/2, 0, 0
0, 0 1/2, 1

Jetzt kann man wie folgt rechnen

M * V1 = V2

V1 = Zustand (Feld) jetzt
V2 = Zustand (Feld) neu

Einen Zustand Zs nennt man stabil, wenn

M * Zs = Zs gilt, mit Zs != 0

Zs ist nichts anderes als der Eigenvektor der Matrix M mit dem Eigenwert 1.

Lösung : (0,0,0,1)

Es gibt also nur diesen stabilen Zustand (was auch zu erwarten war), denn die Ameise wird immer irgendwann ins Feld 4 laufen.