Professor X smokes a pipe. He carries two identical matchboxes, originally containing 20 matches each. When he lights his pipe, he chooses a matchbox at random and lights his pipe with one match and discards the used match.
There will eventually arise an occasion when he first selects a matchbox with only one match in it. At this point, what is the expected number of matches in the other box?
(In reply to
re(3): Corrected Solution after Charlie's comments by Charlie)
What might be more convincing is a listing of the first 100 simulation results. In each group of three lines, the first two summarize the number of matches left in each box after each move. The professor's terminating choice in indicated by a <. Note for example that in the first trial, a box contained one match for 3 rounds before being randomly selected by the professor. Also note that in the tenth trial, both boxes contained but a single match before the professor chose one of them the next round.
The third line of each group contains the cumulative total number of matches that had been left in the unchosen final box, the number of the trial, and the running average of these remaining numbers.
19 18 18 17 16 15 15 15 15 15 15 14 14 13 12 12 11 10 9 8 7 7 7 6 5 4 4 4 3 3 3 2 1 1 1<
20 20 19 19 19 19 18 17 16 15 14 14 13 13 13 12 12 12 12 12 12 11 10 10 10 10 9 8 8 7 6 6 6 5 4
4 1 4
19 18 17 16 16 15 14 14 13 12 12 12 12 12 12 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 10 9 8 7 7 6 5 4 4 3 2 1<
20 20 20 20 19 19 19 18 18 18 17 16 15 14 13 13 12 11 10 9 8 7 6 5 5 4 4 4 4 3 3 3 3 2 2 2 2
6 2 3
20 19 18 17 16 16 16 15 14 13 13 12 11 10 10 10 10 10 10 10 9 9 9 8 8 8 7 7 7 6 5 4 3 3 3 3
19 19 19 19 19 18 17 17 17 17 16 16 16 16 15 14 13 12 11 10 10 9 8 8 7 6 6 5 4 4 4 4 4 3 2 1<
9 3 3
20 20 19 18 17 16 16 16 15 14 13 12 12 11 10 10 9 9 9 9 9 9 8 8 7 7 7 6 6 6 6 5 5 5
19 18 18 18 18 18 17 16 16 16 16 16 15 15 15 14 14 13 12 11 10 9 9 8 8 7 6 6 5 4 3 3 2 1<
14 4 3.5
19 19 18 18 18 18 17 16 15 15 15 14 13 13 12 11 10 10 9 9 9 9 9 8 7 7 6 6 5 5 4 3 2 2 1 1<
20 19 19 18 17 16 16 16 16 15 14 14 14 13 13 13 13 12 12 11 10 9 8 8 8 7 7 6 6 5 5 5 5 4 4 3
17 5 3.4
20 19 18 17 16 16 16 15 15 15 15 14 14 13 13 12 11 10 10 10 9 9 9 9 9 9 8 7 7 6 6 6 6
19 19 19 19 19 18 17 17 16 15 14 14 13 13 12 12 12 12 11 10 10 9 8 7 6 5 5 5 4 4 3 2 1<
23 6 3.833333333333333
19 18 18 18 18 17 17 17 16 16 15 14 13 13 12 11 11 10 9 8 8 8 8 7 7 6 6 6 5 4 3 2 2 1 1 1 1<
20 20 19 18 17 17 16 15 15 14 14 14 14 13 13 13 12 12 12 12 11 10 9 9 8 8 7 6 6 6 6 6 5 5 4 3 2
25 7 3.571428571428572
19 19 19 19 19 19 19 18 17 16 15 15 14 13 13 13 12 12 11 11 11 10 10 9 8 7 7 6 6 6 5 5 5 5
20 19 18 17 16 15 14 14 14 14 14 13 13 13 12 11 11 10 10 9 8 8 7 7 7 7 6 6 5 4 4 3 2 1<
30 8 3.75
19 19 19 18 17 16 16 16 16 16 16 16 15 15 15 15 14 13 13 13 12 12 11 11 10 10 9 9 9 8 8
20 19 18 18 18 18 17 16 15 14 13 12 12 11 10 9 9 9 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 2 2 1<
38 9 4.222222222222222
20 19 18 17 16 16 15 15 15 14 13 13 12 12 11 11 10 10 9 9 9 9 9 9 8 7 7 6 5 5 4 4 4 3 2 2 2 1<
19 19 19 19 19 18 18 17 16 16 16 15 15 14 14 13 13 12 12 11 10 9 8 7 7 7 6 6 6 5 5 4 3 3 3 2 1 1
39 10 3.9
20 20 19 18 17 16 16 15 14 13 12 12 11 10 10 10 10 9 8 8 8 8 7 7 7 6 6 6 6 5 4 4 3 3 3 2 2
19 18 18 18 18 18 17 17 17 17 17 16 16 16 15 14 13 13 13 12 11 10 10 9 8 8 7 6 5 5 5 4 4 3 2 2 1<
41 11 3.727272727272727
20 19 19 19 18 18 18 17 17 17 16 15 15 14 13 13 13 13 12 12 12 11 11 11 10 9 9 8 8 8 7 6 6
19 19 18 17 17 16 15 15 14 13 13 13 12 12 12 11 10 9 9 8 7 7 6 5 5 5 4 4 3 2 2 2 1<
47 12 3.916666666666667
20 19 19 19 18 17 16 15 15 14 13 12 11 11 10 9 8 8 7 6 5 4 4 4 4 3 3 3 2 2 1 1 1<
19 19 18 17 17 17 17 17 16 16 16 16 16 15 15 15 15 14 14 14 14 14 13 12 11 11 10 9 9 8 8 7 6
53 13 4.076923076923077
19 19 19 19 18 18 18 18 18 17 16 15 15 14 14 14 13 13 13 12 11 11 10 9 9 9 8 8 8 8 7 6 5 5
20 19 18 17 17 16 15 14 13 13 13 13 12 12 11 10 10 9 8 8 8 7 7 7 6 5 5 4 3 2 2 2 2 1<
58 14 4.142857142857143
19 18 18 17 16 15 15 15 15 15 15 15 15 15 14 13 12 12 12 11 10 9 8 8 7 6 6 5 5 5 5 5 5 5 4
20 20 19 19 19 19 18 17 16 15 14 13 12 11 11 11 11 10 9 9 9 9 9 8 8 8 7 7 6 5 4 3 2 1 1<
62 15 4.133333333333334
19 18 17 17 17 17 16 16 16 15 15 14 13 12 12 12 11 10 9 8 7 7 7 6 6 5 4 3 3 2 2 2 2 1<
20 20 20 19 18 17 17 16 15 15 14 14 14 14 13 12 12 12 12 12 12 11 10 10 9 9 9 9 8 8 7 6 5 5
67 16 4.1875
19 19 19 18 18 18 17 16 15 14 13 12 12 12 11 11 10 9 8 8 7 7 6 6 6 6 5 5 5 4 3 3 2 2 1<
20 19 18 18 17 16 16 16 16 16 16 16 15 14 14 13 13 13 13 12 12 11 11 10 9 8 8 7 6 6 6 5 5 4 4
71 17 4.176470588235294
20 20 19 18 17 17 17 16 16 16 15 15 15 14 13 13 13 12 12 12 12 11 11 10 10 9 8 8 7 7 7 7 6
19 18 18 18 18 17 16 16 15 14 14 13 12 12 12 11 10 10 9 8 7 7 6 6 5 5 5 4 4 3 2 1 1<
77 18 4.277777777777778
19 18 17 17 16 16 16 16 16 15 15 15 15 15 14 14 13 12 11 10 9 8 8 8 8 7 6 6 6 6 5 5 5 4 4
20 20 20 19 19 18 17 16 15 15 14 13 12 11 11 10 10 10 10 10 10 10 9 8 7 7 7 6 5 4 4 3 2 2 1<
81 19 4.263157894736842
20 20 20 19 19 19 19 19 18 18 17 17 16 15 15 15 14 13 12 12 12 11 11 10 9 9 8 8 8 8 8 7
19 18 17 17 16 15 14 13 13 12 12 11 11 11 10 9 9 9 9 8 7 7 6 6 6 5 5 4 3 2 1 1<
88 20 4.4
20 20 19 18 17 16 15 15 14 14 13 13 13 13 13 12 12 12 12 12 12 11 11 11 10 10 9 9 8 7 6 6 6 5
19 18 18 18 18 18 18 17 17 16 16 15 14 13 12 12 11 10 9 8 7 7 6 5 5 4 4 3 3 3 3 2 1 1<
93 21 4.428571428571429
19 18 18 17 16 16 16 15 14 13 12 11 11 10 10 9 8 8 7 7 7 7 7 7 6 6 5 4 3 2 1<
20 20 19 19 19 18 17 17 17 17 17 17 16 16 15 15 15 14 14 13 12 11 10 9 9 8 8 8 8 8 8
101 22 4.590909090909091
19 19 19 18 17 17 17 16 15 15 15 14 14 14 14 14 14 14 14 14 13 12 12 12 12 12 11 11 10
20 19 18 18 18 17 16 16 16 15 14 14 13 12 11 10 9 8 7 6 6 6 5 4 3 2 2 1 1<
111 23 4.826086956521739
20 19 18 17 16 15 15 14 14 14 14 14 13 12 11 10 9 8 8 7 6 6 5 5 4 4 3 2 1<
19 19 19 19 19 19 18 18 17 16 15 14 14 14 14 14 14 14 13 13 13 12 12 11 11 10 10 10 10
121 24 5.041666666666667
19 19 18 17 17 17 17 17 16 16 15 15 14 13 12 12 11 10 9 9 9 8 7 7 6 5 5 4 4 3 2 2 2 2 2 1 1<
20 19 19 19 18 17 16 15 15 14 14 13 13 13 13 12 12 12 12 11 10 10 10 9 9 9 8 8 7 7 7 6 5 4 3 3 2
123 25 4.92
19 18 18 17 16 15 15 15 15 15 15 15 15 14 14 13 12 11 10 9 8 7 7 7 7 7 6 5 5 4 4 4 3 3 2 2 1 1<
20 20 19 19 19 19 18 17 16 15 14 13 12 12 11 11 11 11 11 11 11 11 10 9 8 7 7 7 6 6 5 4 4 3 3 2 2 1
124 26 4.769230769230769
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19 19 19 19 19 18 18 18 18 18 18 17 16 15 15 14 13 12 11 11 11 11 11 10 10 9 8 8 7 6 6 5 4 4 4
128 27 4.74074074074074
20 20 20 20 20 19 19 19 19 18 17 17 17 17 17 16 16 15 15 15 14 14 14 14 14
19 18 17 16 15 15 14 13 12 12 12 11 10 9 8 8 7 7 6 5 5 4 3 2 1<
142 28 5.071428571428571
20 20 19 18 18 18 17 17 16 15 15 15 14 13 12 12 12 12 12 12 11 11 11 11 11 10 10 9 9 8 7 6 6 5 4
19 18 18 18 17 16 16 15 15 15 14 13 13 13 13 12 11 10 9 8 8 7 6 5 4 4 3 3 2 2 2 2 1 1 1<
146 29 5.03448275862069
19 19 18 18 17 17 17 16 16 15 14 13 12 12 12 12 11 11 10 9 8 7 7 6 5 4 3 2 2 1<
20 19 19 18 18 17 16 16 15 15 15 15 15 14 13 12 12 11 11 11 11 11 10 10 10 10 10 10 9 9
155 30 5.166666666666667
20 20 19 19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 9 9 9 8 7 6 5 5 5 5 5 4 4 3 2 1 1<
19 18 18 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 17 16 15 14 14 14 14 14 13 12 11 10 10 9 9 9 9 8
163 31 5.258064516129032
20 19 18 17 16 16 16 16 15 15 15 15 14 13 13 12 11 10 9 8 8 7 7 6 6 5 5 5 4 4 3 3 3 3 3 3 2
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165 32 5.15625
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168 33 5.090909090909091
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19 19 18 18 18 18 17 17 16 15 14 13 12 12 11 11 10 10 10 10 9 8 7 6 5 4 3 2 2 1 1<
176 34 5.176470588235294
20 20 20 19 19 18 17 17 17 17 17 16 16 15 14 14 13 13 12 11 11 11 10 9 8 8 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 1
19 18 17 17 16 16 16 15 14 13 12 12 11 11 11 10 10 9 9 9 8 7 7 7 7 6 6 5 5 4 4 3 3 2 2 1 1 1<
177 35 5.057142857142857
20 19 18 18 18 18 18 17 16 16 16 16 15 14 13 12 12 11 10 9 8 7 6 5 4 4 3 2 1<
19 19 19 18 17 16 15 15 15 14 13 12 12 12 12 12 11 11 11 11 11 11 11 11 11 10 10 10 10
187 36 5.194444444444445
20 20 19 18 17 16 15 15 14 14 14 13 12 12 12 12 11 11 11 10 10 10 10 10 10 10 10 9 9 8 8 7
19 18 18 18 18 18 18 17 17 16 15 15 15 14 13 12 12 11 10 10 9 8 7 6 5 4 3 3 2 2 1 1<
194 37 5.243243243243243
19 18 17 16 15 14 13 12 11 10 9 8 7 7 7 7 6 5 4 3 3 2 2 2 2 2 2 2 1 1<
20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 20 19 18 17 17 17 17 17 16 16 15 14 13 12 11 10 10 9
203 38 5.342105263157895
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Posted by Charlie
on 2010-07-02 19:18:28 |