问题 解答题

某同学做了一个数字信号模拟传送器,经过10个环节,把由数字0,1构成的数字信号由发生端传到接受端.已知每一个环节会把1错转为0的概率为0.3,把0错转为1的概率为0.2,若发出的数字信号中共有10000个1,5000个0.问:

(1)从第1个环节转出的信号中0,1各有多少个?

(2)最终接受端收到的信号中0,1个数各是多少?(精确到十位)

(3)该同学为了完善自己的仪器,决定在接受端前加一个修正器,把得到的1和0分别以一定的概率转换为0和1,则概率分别等于多少时,才能在理论上保证最终接受到的0和1的个数与发出的信号同.

答案

(1)从第1个环节转出的信号中,0的个数为:

10000×0.3+5000×0.8=7000(个)

1的个数为:10000×0.7+5000×0.2=8000(个)

(2)数字错转的转移矩阵为A=

0.70.2
0.30.8
,1和0的个数对应列矩阵
10000
5000

于是最终接受端收到的信号中1,0个数对应矩阵A10

10000
5000

矩阵A的特征多项式为:f(λ)=

.
λ-0.7-0.2
-0.3λ-0.8
.
2-1.5λ+0.5=(λ-1)(λ-0.5)

令f(λ)=0,得到A的特征值为1或0.5,将1代入方程组

(λ-0.7)x-0.2y=0
-0.3x+(λ-0.8)y=0

解得3x-2y=0,不妨设x=2,于是得到矩阵A的属于特征值1的一个特征向量为

2
3

同理,把λ=0.5代入上述方程组得x+y=0,不妨设x=1,可得矩阵A的属于特征值0.5的一个特征向量为

1
-1

又设

10000
5000
=m
2
3
+n
1
-1
,于是
10000=2m+n
5000=3m-n
,求得
m=3000
n=4000

所以A10

10000
5000
=3000•110
2
3
+4000•0.510
1
-1
=
6000+4000•0.510
9000-4000•0.510
6000
9000

于是,最终接受端收到的信号中0约有9000个,1约有6000个

(3)设修正器的转移矩阵为B=

1-st
s1-t
(0<s<1,0<t<1),则由题意有
1-st
s1-t
6000
9000
=
10000
5000

于是得到6s-9t+4=0∵0<s<1,0<t<1

∴可取s=

1
2
,t=
7
9

也就是说1转为0的概率为

1
2
,0转为1的概率为
7
9

注:第(3)问答案不惟一,只要满足方程6s-9t+4=0(0<s<1,0<t<1)的s,t均可.

单项选择题
单项选择题