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2020-12-03
困难的概率问题:流氓系统中的数字分布
我最近发布了一张表格,总结了各种数字表示系统中数字的概率性质,请参见此处。对于行为良好的系统(在我的表中列出的那些系统),该主题已经相当困难,但是某些系统是流氓,并且不具有这些良好的统计属性。在这里,我们将重点介绍这些鲜为人知的系统之一,尽管目前尚不确定它是否行为良好:弄清楚这一点是此问题的一部分。
问题在于使用以下无限乘积而不是熟悉的(行为良好的)表示形式(在十进制或二进制系统中),以某个底数b为基数大于或等于1的实数 x表示形式:
的一个(?)的被称为的(二进制)位X在该系统中。b = 2的情况已用于使用费曼算法计算对数,请参见此处。并非所有x都不能以这种方式表示。x在基数b中具有这种表示形式的必要条件是
最后不等式变为当所有的相等 一个(?)的是等于1。而且不是所有的b的工作。如果b > 2,则并非所有x都可以这种方式表示。对于给定的x,计算a(k)的数字的算法如下:
计算数字的算法
1.启动与一个(0)= 1,瓦特(0)= 1。
2.使用公式3.计算k > 0的a(k)。使用以下公式计算 w(k)  
问题
这里有一些难题:
b上的条件是什么,以保证可以精确表示所有小于上限的x(取决于b)?
对于给定的b,几乎所有x的数字分布是否总是相同 ?是0的50%和1的50%?是否存在分布,至少随着k变大而渐近?练习:随机选择10
数字是否是自动相关的,例如0后面是否跟0而不是1,反之亦然?
注意,生成数字的算法在大约30次迭代后变得非常不稳定。您可能需要使用高精度计算或其他技术来分析长期行为,请参见此处。
出于说明目的,以下是x = Pi / 2和 b = 2的前几个数字a(k),用传统的基数10表示时,将产生8个正确的小数:
Pi / 2 =(1,0,0,0,1,0,1,1,1,1,1,1,1,0,0,0,0,1,1,0,1,1,1,0 ,1、1、0、0、1 ...)
均衡分配
对于行为良好的数字表示系统,始终存在以下形式的两步迭代算法:
步骤1:x(k)= g(x(k -1))对于某些光滑,简单的函数g而言,既不取决于x也不取决于k
步骤2:某个基本函数h的a(k)= h(x(k))而不依赖于x也不取决于k
计算位数,请参见此处。函数g与平衡分布关联(请参阅相同的参考文献。)
这里也这样吗?我怀疑答案是否定的。是否存在可以使用的二元函数g和h,例如 x(k)= g(x(k -1),x(k -2))?对于行为良好的系统,这可能会导致一个随机积分方程,也许很容易求解。
最后,还有其他表现不佳的数字表示系统,例如埃及分数。
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