卓西咔
阿才一家和阿才的表哥阿杰一起在假期外出旅游。經(jīng)過一天的四處游覽,天色也已經(jīng)不早了,他們決定找個(gè)酒店住下。
他們選擇的是一個(gè)寬敞舒適的四人間,里面有電視、衣柜以及兩個(gè)洗手間。因?yàn)檫@是阿才與表哥阿杰第一次住酒店,所以來到新環(huán)境的他們,對酒店里的一切都感覺很新鮮。
“爸爸,為什么酒店四人間里會(huì)配備兩個(gè)洗手間呀?”阿才來到爸爸的身邊,說出了自己的不解。
爸爸揉了揉阿才的小腦袋,笑了笑,反問道:“那么你認(rèn)為四人間應(yīng)該配備幾個(gè)洗手間才合理?”
阿才思索一番,說:“因?yàn)橐婚g房里有四個(gè)人,所以應(yīng)該配備四個(gè)洗手間,這樣才不會(huì)出現(xiàn)沖突的情況,對嗎?”
“不對,我看一個(gè)洗手間就夠了!”阿杰也加入了討論。
“其實(shí)呀,酒店的四人間配備兩個(gè)洗手間是比較合理的。”
“為什么呀?”阿才和阿杰雙雙皺起了眉頭。
假設(shè)每個(gè)人在一小時(shí)內(nèi)平均使用洗手間約15分鐘,每個(gè)人在一小時(shí)內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn)使用洗手間的概率是 P=15
60=0.25。
不妨分別令B0,B1和B2表示在任意某時(shí)刻有0位,1位和2位客人同時(shí)需要使用洗手間的概率。因?yàn)槊课豢腿耸欠裥枰褂孟词珠g是相互獨(dú)立的事件,所以我們就能算出如下結(jié)果:
B0=(1-P)(1-P)(1-P)(1-P)=(1-0.25)×(1-0.25)×(1-0.25)×(1-0.25)≈0.3164
B1=4×P(1-P)(1-P)(1-P)=4×0.25×(1-0.25)×(1-0.25)×(1-0.25)≈0.4219
B2=6×P×P(1-P)(1-P)=6×0.25×0.25(1-0.25)×(1-0.25)=0.2109
在一小時(shí)內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn),同時(shí)使用洗手間的人數(shù)不超過兩個(gè)人的概率為:
P*=B0+B1 +B2=0.3164+0.4219+0.2109=0.9492=94.92%
所以酒店這樣安排洗手間的數(shù)量,在很大程度上能滿足四人間內(nèi)的客人使用需求。因?yàn)榉块g的面積有限,所以四人間配備四個(gè)洗手間并不是最佳選擇,配備兩個(gè)洗手間較為合理。
爸爸看著阿才和阿杰,又來了興致:“你們有沒有興趣思考一下另外一種情形?”
“有!”兄弟倆興奮地齊聲喊道。
“每個(gè)人使用洗手間的時(shí)長往往都不同。假設(shè)現(xiàn)在有三位客人入住了酒店的三人間,他們每個(gè)人平均一小時(shí)使用洗手間的時(shí)長分別是5分鐘,10分鐘和15分鐘。你們猜猜這個(gè)三人間配備幾個(gè)洗手間比較合理?”
阿才的想法是,先設(shè)每位客人在一小時(shí)內(nèi)的任意某時(shí)刻使用洗手間的概率分別為P1,P2和P3,那么可以分別算出:
P1=5
60≈0.0833
P2=10
60≈0.1667
P3=15
60≈0.2500
進(jìn)而得到:
B0=(1-P1)(1-P2)(1-P3)≈0.5729
B1=P1(1-P2)(1-P3) +(1-P1)P2(1-P3)+(1-P1)(1-P2)P3≈0.3576
在一小時(shí)內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn),同時(shí)使用洗手間的人數(shù)不超過一人的概率為:
P*= B0+B1 =0.9305=93.05%
所以在這種情況下,三人間配備一個(gè)洗手間比較合理!
聽了阿才的想法,爸爸滿意地點(diǎn)了點(diǎn)頭,向阿才豎起了大拇指。
生活習(xí)慣
也需考量
爸爸接著說:“受個(gè)人生活習(xí)慣的影響,客人使用洗手間的時(shí)間,大多數(shù)是固定的,但也有不固定的。假設(shè)現(xiàn)在同行的三位客人,其中一位客人習(xí)慣在每小時(shí)的前15分鐘(如12:00~12:15)使用洗手間,而另外兩位客人則無固定時(shí)間,但他們平均每小時(shí)也會(huì)使用洗手間15分鐘,配備幾個(gè)洗手間最合理?”
我們知道另外兩位客人在一小時(shí)內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn)使用洗手間的概率是 P=15
60=0.25。不妨令C0, C1分別表示在每小時(shí)的前15分鐘,另外兩位客人里有0位,1位客人使用洗手間的概率。由此不難算出:
C0=(1-P)(1-P)=(1-0.25)(1-0.25)=0.5625
C1=2×P(1-P)=2×0.25(1-0.25)=0.3750
我們便可知道,在每小時(shí)的前15分鐘內(nèi),三位客人里只有1人使用洗手間的概率為56.25%,而三位客人里,不超過兩人同時(shí)使用洗手間的概率則為? P*= C0+C1=0.5625+0.3750=0.9375=93.75%。
若配備1個(gè)洗手間的話,僅有56.25%的可能保證客人使用洗手間不會(huì)有沖突。而若配備兩個(gè)洗手間的話,就有約94%的可能保證客人使用洗手間不會(huì)有沖突。
如果能確定另外兩位客人不會(huì)在每小時(shí)的前15分鐘內(nèi)使用洗手間的話,那么,這兩位客人在每小時(shí)的后45分鐘內(nèi)的任意某時(shí)刻使用洗手間的概率就是 P=15
45=0.3334。
令 D0, D1分別表示在每小時(shí)的后45分鐘內(nèi),另外兩位客人里有0位,1位客人使用洗手間的概率,可以不難算出:
D0=(1-P)(1-P)=(1-0.3334)(1-0.3334)≈0.4444
D1=2P(1-P) =2×0.3334×(1-0.3334)≈0.4445
那么,在一小時(shí)內(nèi)的任意時(shí)間點(diǎn),三位客人中同時(shí)使用洗手間的人數(shù)不超過1人的概率是P*= D0+D1 =0.4444+0.4445=0.8889=88.89% 。
若已知另外兩位客人不會(huì)在每小時(shí)的前15分鐘內(nèi)使用洗手間,配備1個(gè)洗手間就有約89%的可能,可以滿足客人的使用需求。