Как выбрать, выйти из автобусной очереди или остаться там, используя теорию вероятностей?

11

Я уже некоторое время думаю о чем-то, и, поскольку я не очень хорошо разбираюсь в теории вероятностей, я подумал, что это хорошее место, чтобы задать этот вопрос. Это то, что дошло до меня в длинных очередях общественного транспорта.

Предположим, что вы находитесь на автобусной станции, и вы знаете, что автобус (или несколько автобусов) обязательно придет в будущем (в течение дня), но вы не знаете точного момента. Вы представляете себе вероятность того, что автобус прибудет через пять минут. Так что подожди пять минут. Но автобус не прибывает. Является ли сейчас вероятность меньше или больше той, которую вы себе представляли?

Вопрос в том, что если вы используете прошлое, чтобы предсказать будущее, возможно, вы не будете слишком оптимистичны в отношении прибытия автобуса. Но, возможно, вы также можете подумать, что это на самом деле делает событие более вероятным: поскольку автобус еще не прибыл, в течение дня доступно меньше минут и, следовательно, вероятность выше.

Подумайте о последних пяти минутах дня. Вы были там весь день, и автобусы не приходили. Таким образом, судя по прошлому, нельзя предсказать, что автобус прибудет в ближайшие пять минут. Но поскольку вы уверены, что автобус прибудет до конца дня, а до конца дня осталось всего пять минут, вы можете быть на 100% уверены, что автобус прибудет в течение пяти минут.

Итак, вопрос в том, если я собираюсь рассчитать вероятность и выпадать из очереди, какой метод мне следует использовать? Это потому, что иногда я ухожу, и вдруг автобус прибывает, но иногда я жду, жду и жду, а автобус не приходит. Или, может быть, весь этот вопрос - чепуха, и это просто ужасно случайно?

номер пять
источник

Ответы:

1

Я думаю, что вы ответили на свой вопрос. Предположим, что вы уверены, что n автобусов прибудут к концу дня (который находится в h часах езды), но не уверены, когда в эти h часов они прибудут, вы можете использовать распределение Пуассона со скоростью, равной n / h, и вычислить скажем, вероятность прибытия одного автобуса в ближайшие десять минут. Когда вы ждете автобус и h начинает снижаться, скорость n / h начинает увеличиваться, и вероятность того, что автобус прибудет в следующие десять минут, возрастает. Таким образом, с каждым моментом для вас становится все меньше и меньше смысла выходить из очереди (при условии, что на автобусе будет место для вас, когда он прибудет).

user3353185
источник
Хороший ответ, большое спасибо. У меня была такая же интуиция, но я не знал, что это называется распределением Пуассона.
пять
2
Если вы действительно моделируете прибытие автобусов как процесс Пуассона, то это точно не так. Пуассоновские процессы «без памяти», поскольку они моделируют событие прибытия автобуса в любой момент с постоянной вероятностью во времени. Т.е. после того, как вы подождали 5 минут без прибытия автобуса, модель прогнозирует такую ​​же вероятность прибытия автобуса в течение следующих 10 минут, как и в исходные 10 минут.
leekaiinthesky
leekaiinthesky, вы правы, что для данного показателя пуассон является распределением без памяти. Однако если мы уверены, что n автобусов прибудут к концу дня, то сам курс будет постоянно расти.
user3353185
Даже при этих конкретных предположениях использование распределения Пуассона не дает правильного ответа. Ваш аргумент основан на увеличении скорости, потому что вы знаете, что всего n шин придет, но в распределении Пуассона общее количество событий не фиксировано. Кроме того, даже через 10 минут, для которых вы хотите рассчитать вероятность, скорость уже изменится в соответствии с вашим аргументом. Это только приблизительное приближение, которое все равно будет хорошим ответом, если вы обсудите, насколько оно хорошее.
Эрик
3

Это зависит от того, как близко к расписанию ваши автобусы.

  1. Если они работают по регулярному расписанию, каждую минуту, которую вы ждете, на минуту ближе к прибытию автобуса, и в среднем вы ждете половину междугородного автобуса.

  2. Если автобусы должны были прибыть в разное время между автобусами, с определенной средней скоростью в час, вы, скорее всего, придете к автобусной остановке с большим перерывом, чем с коротким. На самом деле, если они прибывают «фактически случайно» (согласно процессу Пуассона), не имеет значения, как долго вы ждете, ожидаемое оставшееся ожидание остается тем же.

  3. Если дела обстоят хуже этого (gappier / burstier, чем «случайные» прибытия, возможно, из-за проблем с трафиком), тогда вам лучше не ждать.

Glen_b - Восстановить Монику
источник
Хорошо, я попытаюсь это переварить. Спасибо. Так что, если мы не знаем среднюю скорость в час, мы ничего не можем сказать?
numberfive
2
Если вы ждете 23 часа, а автобус все еще не пришел, пожалуйста, не обращайте внимания на предпосылку распределения (cdf), всегда добавляющую до 1. Автобус просто не придет. В целом, европейцы поверили бы в равномерное распределение, и это хорошая ставка, если вы японец; для американцев общественный транспорт рассматривается больше с желтушным взглядом Пуассона, без памяти, и они ездят на своих собственных автомобилях ... Подумайте об этом ... Независимо от того, сколько времени вы ожидали, что автобус приедет к определенное время остается неизменным. Я слышал, что распределение Вейбулла может помочь, но не уверен.
Антони Пареллада
1
Вот отличная и бесплатная статья о Вейбулле и этой теме.
Антони Пареллада
@ Антони Спасибо. Существует степень, в которой вероятностные модели (такие как Пуассон в пункте 2 в моем ответе) на самом деле не работают для этой проблемы; прибытие автобусов на самом деле не случайный процесс, как описано выше. Если вы толкаете их достаточно сильно, конечно, выводы, к которым они приводят, не будут иметь смысла.
Glen_b
@AntoniParellada и Glen_b большое спасибо за ваши ответы. Я не думал, что так много стоит за этим вопросом. Я буду продолжать учиться, чтобы понять все, что вы любезно написали. Хорошего дня.
пять
1

отличный вопрос!

С точки зрения вероятности, ожидание, безусловно, может увеличить шансы. Это будет верно для гауссовых и равномерных распределений. Однако это было бы неверно для экспоненциальных распределений - изящная вещь о том, что экспоненциальные распределения являются «без памяти» в этом смысле, так как, вероятно, для следующего интервала всегда одинакова.

Тем не менее, я думаю, что более интересным может быть создание некоторой функции стоимости. Какова стоимость альтернативного транспорта (такси, Ueber)? Какова стоимость опоздания? Затем вы можете стряхнуть с себя книгу учета и минимизировать функцию стоимости.

Чтобы убедить себя в том, что для гауссовских распределений шансы всегда увеличиваются, я написал немного matlab, но постараюсь придумать что-то более математически чистое. Я думаю, что для униформы это очевидно, поскольку числитель постоянен (пока ничего), а знаменатель всегда уменьшается к нулю.

MikeP
источник
2
Предположение ОП заключается в том, что «вы уверены, что автобус прибудет до конца дня», что накладывает некоторые интересные ограничения на распределение вероятностей. Я хотел бы иметь такую ​​уверенность в реальной жизни.
EdM
@MikeP Спасибо за ваш ответ. Применимо ли это, даже если базовый дистрибутив неизвестен? Или, может быть, я могу предположить определенное распределение? В таком случае, может случиться так, что со временем я смогу изменить свое мнение и сказать, что такое распределение больше не действует, и искать другое. Дистрибутив без памяти звучит неплохо, но, возможно, то, что я хотел бы знать, требует дистрибутива, который учитывает прошлое.
число
2
Нет проблем @ NormanSimon! Не всегда. Например, предположим, что у вас есть тримодальный PDF, я сделал быстрый пример с суммой 3 гауссианцев (каждый с сигмой 3, со значениями -8, 0 и +8. В этом случае, когда вы пришли через горб, шансы на самом деле немного снизились на следующие 3 минуты
MikeP
О, дорогой, Майк, это звучит так сложно! Но я обещаю, что буду продолжать учиться. Может быть, я задаю слишком сложные вопросы, пока еще начинаю. Но большое, большое спасибо =)
пять
1

Если вы отмените ограничение на то, что автобус должен прибыть в какой-то момент в течение дня, можно утверждать, что чем дольше вы ждете, тем дольше вы ожидаете, что вам все еще придется ждать. Причина? Чем дольше вы ждете, тем больше вы уверены, что параметр скорости Пуассона мал. Смотрите вопрос 1, здесь .

креозот
источник
Пожалуйста. Но я имел в виду "параметр скорости большой ", а не маленький ...! Я отредактировал свой ответ соответственно.
Креозот