diff options
Diffstat (limited to 'vorlesungen/slides/9/parrondo')
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/deformation.tex | 45 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/erwartung.tex | 81 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/kombiniert.tex | 73 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/spiela.tex | 52 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/spielb.tex | 100 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/spielbmod.tex | 103 | ||||
| -rw-r--r-- | vorlesungen/slides/9/parrondo/uebersicht.tex | 17 |
7 files changed, 471 insertions, 0 deletions
diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/deformation.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/deformation.tex new file mode 100644 index 0000000..40d2eb9 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/deformation.tex @@ -0,0 +1,45 @@ +% +% deformation.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Deformation} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Verlustspiele} +Durch Deformation (Parameter $e$ und $\varepsilon$) kann man +aus $A_e$ und $B_\varepsilon$ Spiele mit negativer Gewinnerwartung machen +\uncover<2->{% +\begin{align*} +E(X)&=0&&\rightarrow&E(X_e)&<0\\ +E(Y)&=0&&\rightarrow&E(Y_\varepsilon)&<0\\ +\end{align*}} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Kombiniertes Spiel} +\uncover<3->{% +Die Deformation für das Spiel $C$ startet mit Erwartungswert $\frac{18}{709}$}% +\begin{align*} +\uncover<4->{E(Z)&=\frac{18}{709}>0} +&&\uncover<5->{\rightarrow& +E(Z_*)&>0} +\end{align*} +\uncover<6->{Wegen Stetigkeit!} +\\ +\uncover<5->{Die Deformation ist immer noch ein Gewinnspiel (für Parameter klein genug)} +\end{block} +\uncover<7->{% +\begin{block}{Parrondo-Paradoxon} +Zufällig zwischen zwei Verlustspielen auswählen kann trotzdem ein +Gewinnspiel ergeben +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/erwartung.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/erwartung.tex new file mode 100644 index 0000000..b58c37f --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/erwartung.tex @@ -0,0 +1,81 @@ +% +% erwartung.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Erwartung} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Zufallsvariable} +\begin{center} +\[ +\begin{array}{c|c} +\text{Werte $X$}&\text{Wahrscheinlichkeit $p$}\\ +\hline +x_1&p_1=P(X=x_1)\\ +x_2&p_2=P(X=x_2)\\ +\vdots&\vdots\\ +x_n&p_n=P(X=x_n) +\end{array} +\] +\end{center} +\end{block} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Einervektoren/-matrizen} +\[ +U=\begin{pmatrix} +1&1&\dots&1\\ +1&1&\dots&1\\ +\vdots&\vdots&\ddots&\vdots\\ +1&1&\dots&1 +\end{pmatrix} +\in +M_{n\times m}(\Bbbk) +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Erwartungswerte} +\begin{align*} +E(X) +&= +\sum_i x_ip_i += +x^tp +\uncover<5->{= +U^t x\odot p} +\hspace*{3cm} +\\ +\uncover<2->{E(X^2) +&= +\sum_i x_i^2p_i} +\ifthenelse{\boolean{presentation}}{ +\only<6>{= +(x\odot x)^tp}}{} +\uncover<7->{= +U^t (x\odot x) \odot p} +\\ +\uncover<3->{E(X^k) +&= +\sum_i x_i^kp_i} +\uncover<8->{= +U^t x^{\odot k}\odot p} +\end{align*} +\uncover<9->{% +Substitution: +\begin{align*} +\uncover<10->{\sum_i &\to U^t}\\ +\uncover<11->{x_i^k &\to x^{\odot k}} +\end{align*}}% +\uncover<12->{Kann für Übergangsmatrizen von Markov-Ketten verallgemeinert werden} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/kombiniert.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/kombiniert.tex new file mode 100644 index 0000000..5012d06 --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/kombiniert.tex @@ -0,0 +1,73 @@ +% +% kombiniert.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Kombiniertes Spiel $C$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Ein fairer Münzwurf entscheidet, ob +Spiel $A$ oder Spiel $B$ gespielt wird +\end{block} +\uncover<2->{% +\begin{block}{Übergangsmatrix} +Münzwurf $X$ +\begin{align*} +C +&= +P(X=\text{Kopf})\cdot A ++ +P(X=\text{Zahl})\cdot B +\\ +&\uncover<3->{= +\begin{pmatrix} + 0&\frac{3}{8}&\frac{5}{8}\\ +\frac{3}{10}& 0&\frac{3}{8}\\ +\frac{7}{10}&\frac{5}{8}& 0 +\end{pmatrix}} +\end{align*} +\end{block}} +\vspace{-8pt} +\uncover<4->{% +\begin{block}{Gewinnerwartung im Einzelspiel} +\[ +p=\frac13U +\Rightarrow +U^t(G\odot C)p +\uncover<5->{= +-\frac{1}{30}} +\] +\end{block}} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<6->{% +\begin{block}{Iteriertes Spiel} +\[ +\overline{p}=C\overline{p} +\quad +\uncover<7->{\Rightarrow +\quad +\overline{p}=\frac{1}{709}\begin{pmatrix}245\\180\\284\end{pmatrix}} +\] +\end{block}} +\uncover<8->{% +\begin{block}{Gewinnerwartung} +\begin{align*} +E(Z) +&= +U^t (G\odot C) \overline{p} +\uncover<9->{= +\frac{18}{709}} +\end{align*} +\uncover<10->{$C$ ist ein Gewinnspiel!} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/spiela.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spiela.tex new file mode 100644 index 0000000..629586f --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spiela.tex @@ -0,0 +1,52 @@ +% +% spiela.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Spiel $A$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Gewinn = Zufallsvariable $X$ mit Werten $\pm 1$ +\begin{align*} +P(X=\phantom{+}1) +&= +\frac12\uncover<2->{+e} +\\ +P(X= - 1) +&= +\frac12\uncover<2->{-e} +\end{align*} +Bernoulli-Experiment mit $p=\frac12\uncover<2->{+e}$ +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{ +\begin{block}{Gewinnerwartung} +\begin{align*} +E(X) +&=\uncover<4->{ +P(X=1)\cdot (1)} +\\ +&\qquad +\uncover<4->{+ +P(X=-1)\cdot (-1)} +\\ +&\uncover<5->{= +\biggl(\frac12+e\biggr)\cdot 1 ++ +\biggl(\frac12-e\biggr)\cdot (-1)} +\\ +&\uncover<6->{=2e} +\end{align*} +\uncover<7->{$\Rightarrow$ {\usebeamercolor[fg]{title}Verlustspiel für $e<0$}} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielb.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielb.tex new file mode 100644 index 0000000..f65564f --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielb.tex @@ -0,0 +1,100 @@ +% +% spielb.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Spiel $B$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Gewinn $\pm 1$, Wahrscheinlichkeit abhängig vom 3er-Rest des +aktuellen Kapitals $K$: +\begin{center} +\uncover<2->{% +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\coordinate (A0) at (90:2); +\coordinate (A1) at (210:2); +\coordinate (A2) at (330:2); + +\node at (A0) {$0$}; +\node at (A1) {$1$}; +\node at (A2) {$2$}; + +\draw (A0) circle[radius=0.4]; +\draw (A1) circle[radius=0.4]; +\draw (A2) circle[radius=0.4]; + +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A0) -- (A1); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A0) -- (A2); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A1) -- (A2); + +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A1) to[out=90,in=-150] (A0); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A2) to[out=90,in=-30] (A0); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A2) to[out=-150,in=-30] (A1); + +\def\R{1.9} +\def\r{0.7} + +\node at (30:\r) {$\frac{9}{10}$}; +\node at (150:\r) {$\frac1{10}$}; +\node at (270:\r) {$\frac34$}; + +\node at (30:\R) {$\frac{3}{4}$}; +\node at (150:\R) {$\frac1{4}$}; +\node at (270:\R) {$\frac14$}; + +\end{tikzpicture}} +\end{center} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\uncover<3->{% +\begin{block}{Markov-Kette $Y$} +Übergangsmatrix +\[ +B=\begin{pmatrix} +0&\frac14&\frac34\\ +\frac{1}{10}&0&\frac14\\ +\frac{9}{10}&\frac34&0 +\end{pmatrix} +\] +\vspace{-10pt} + +\uncover<4->{% +Gewinnmatrix: +\vspace{-2pt} +\[ +G=\begin{pmatrix*}[r] +0&-1&1\\ +1&0&-1\\ +-1&1&0 +\end{pmatrix*} +\]} +\end{block}} +\vspace{-12pt} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Gewinnerwartung} +\begin{align*} +&&&& +E(Y) +&= +U^t(G\odot B)p +\\ +p&={\textstyle\frac13}U +&&\Rightarrow& +E(Y)&={\textstyle\frac1{15}} +\\ +\overline{p}&={\tiny\frac{1}{13}\begin{pmatrix}5\\2\\6\end{pmatrix}} +&&\Rightarrow& +E(Y)&=0 +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielbmod.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielbmod.tex new file mode 100644 index 0000000..66d39bc --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/spielbmod.tex @@ -0,0 +1,103 @@ +% +% spielb.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame}[t] +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Modifiziertes Spiel $\tilde{B}$} +\vspace{-20pt} +\begin{columns}[t,onlytextwidth] +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Definition} +Gewinn $\pm 1$, Wahrscheinlichkeit abhängig vom 3er-Rest des +aktuellen Kapitals $K$: +\begin{center} +\begin{tikzpicture}[>=latex,thick] +\coordinate (A0) at (90:2); +\coordinate (A1) at (210:2); +\coordinate (A2) at (330:2); + +\node at (A0) {$0$}; +\node at (A1) {$1$}; +\node at (A2) {$2$}; + +\draw (A0) circle[radius=0.4]; +\draw (A1) circle[radius=0.4]; +\draw (A2) circle[radius=0.4]; + +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A0) -- (A1); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A0) -- (A2); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A1) -- (A2); + +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A1) to[out=90,in=-150] (A0); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A2) to[out=90,in=-30] (A0); +\draw[->,shorten >= 0.4cm,shorten <= 0.4cm] (A2) to[out=-150,in=-30] (A1); + +\def\R{1.9} +\def\r{0.7} + +\node at (30:{0.9*\r}) {\tiny $\frac{9}{10}\uncover<2->{+\varepsilon}$}; +\node at (150:{0.9*\r}) {\tiny $\frac1{10}\uncover<2->{-\varepsilon}$}; +\node at (270:\r) {$\frac34\uncover<2->{-\varepsilon}$}; + +\node at (30:{1.1*\R}) {$\frac{3}{4}\uncover<2->{-\varepsilon}$}; +\node at (150:{1.1*\R}) {$\frac1{4}\uncover<2->{+\varepsilon}$}; +\node at (270:\R) {$\frac14\uncover<2->{+\varepsilon}$}; + +\end{tikzpicture} +\end{center} +\end{block} +\end{column} +\begin{column}{0.48\textwidth} +\begin{block}{Markov-Kette $\tilde{Y}$} +Übergangsmatrix +\[ +\tilde{B}= +B\uncover<2->{+\varepsilon F} +\uncover<3->{= +B+\varepsilon\begin{pmatrix*}[r] +0&1&-1\\ +-1&0&1\\ +1&-1&0 +\end{pmatrix*}} +\] +\vspace{-12pt} + +\uncover<4->{% +Gewinnmatrix: +\[ +G=\begin{pmatrix*}[r] +0&-1&1\\ +1&0&-1\\ +-1&1&0 +\end{pmatrix*} +\]} +\end{block} +\vspace{-12pt} +\uncover<5->{% +\begin{block}{Gewinnerwartung} +\begin{align*} +\uncover<6->{E(\tilde{Y}) +&= +U^t(G\odot \tilde{B})p} +\\ +&\uncover<7->{= +E(Y) + \varepsilon U^t(G\odot F)p} +\uncover<8->{= +{\textstyle\frac1{15}}+2\varepsilon} +\\ +\uncover<9->{ +\text{rep.} +&= +-{\textstyle\frac{294}{169}}\varepsilon+O(\varepsilon^2) +\quad\text{Verlustspiel} +} +\end{align*} +\end{block}} +\end{column} +\end{columns} +\end{frame} +\egroup diff --git a/vorlesungen/slides/9/parrondo/uebersicht.tex b/vorlesungen/slides/9/parrondo/uebersicht.tex new file mode 100644 index 0000000..2f3597a --- /dev/null +++ b/vorlesungen/slides/9/parrondo/uebersicht.tex @@ -0,0 +1,17 @@ +% +% uebersicht.tex -- slide template +% +% (c) 2021 Prof Dr Andreas Müller, OST Ostschweizer Fachhochschule +% +\bgroup +\begin{frame} +\setlength{\abovedisplayskip}{5pt} +\setlength{\belowdisplayskip}{5pt} +\frametitle{Parrondo-Paradoxon} +\begin{center} +\Large +Zufällige +Wahl zwischen zwei Verlustspielen = Gewinnspiel? +\end{center} +\end{frame} +\egroup |