Example of the Random Path (Rando Walk)

Storyboard

The random path is a typical example as starting from microscopic probabilities (the step to the right or left) it is possible to develop a probability distribution that accounts for the most probable places in which the walker can be found.

>Model

ID:(308, 0)



Random walk problem

Definition

The problem of the random path is an example of how one can from the microscopic description predict the probable temporal evolution. In this case it is assumed that an actor (particle, person, etc.) randomly chooses whether to take a step to the right or to the left. It is assumed that the steps have a length a and that the probability of going to the right is p and to the left q:

ID:(11396, 0)



Binomial distribution

Image

The result of the calculation corresponds to what is called a binomial distribution. Each line indicates the fraction of times that after a number N of steps the actor ends up in that position. This corresponds to the probability of finding it after N steps at that location:

ID:(11397, 0)



Example of the Random Path (Rando Walk)

Storyboard

The random path is a typical example as starting from microscopic probabilities (the step to the right or left) it is possible to develop a probability distribution that accounts for the most probable places in which the walker can be found.

Variables

Symbol
Text
Variable
Value
Units
Calculate
MKS Value
MKS Units
$C_{n_1n_2}$
C_n1n2
Combinaciones posibles de (n_1,n_2) caminos
-
$n_2$
n_2
Número de pasos hacia la derecha
-
$q$
q
Número de pasos hacia la derecha
-
$n_1$
n_1
Número de pasos hacia la izquierda
-
$N$
N
Número total de pasos
-
$n$
n
Número totales de pasos a la izquierda
-
$s$
s
Posición camino aleatorio
m
$P_N(m)$
P_Nm
Probabilidad de $n_1$ de $N$ pasos hacia la izquierda
-
$p_{n_1n_2}$
p_n1n2
Probabilidad de avanzar una combinación (n_1,n_2)
-
$p$
p
Probabilidad de pasos hacia la izquierda
-
$p_{n_1,n_2}$
p_n1n2
Probabilidad de realizar (n_1,n_2) pasos
-
$W_N(n_1,n_2)$
W_n1n2
Probabilidad de realizar (n_1,n_2) pasos cualquier secuencia
-
$a$
a
Step size
m
$\Delta t$
Dt
Tiempo del paso
s
$t$
t
Tiempo final
s

Calculations


First, select the equation:   to ,  then, select the variable:   to 

Symbol
Equation
Solved
Translated

Calculations

Symbol
Equation
Solved
Translated

 Variable   Given   Calculate   Target :   Equation   To be used



Equations


Examples

The problem of the random path is an example of how one can from the microscopic description predict the probable temporal evolution. In this case it is assumed that an actor (particle, person, etc.) randomly chooses whether to take a step to the right or to the left. It is assumed that the steps have a length a and that the probability of going to the right is p and to the left q:

image

El tiempo transcurrido es igual al numero de paso por el tiempo que demora un paso, con list es:

equation

En el modelar el camino aleatorio se deben considerar que se hace un cierto numero de pasos hacia la derecha y otro tanto hacia la izquierda ocurriendo esto en un tiempo que depende del numero de pasos y del tiempo que demora cada uno.

Dicho tiempo es por tanto, con list=501 igual a

equation=501



El camino recorrido correspondiente es entonces, con list igual a

equation

Nota: esta discretizaci n no es una condici n para modelar el caso ya que se pueden introducir distribuciones de probabilidades de que el paso ocurra en un tiempo t como el largo del paso se puede asociar a una distribuci n de largos de pasos.

El desplazamiento ocurrir con ciertas probabilidades en direcci n de la derecha e izquierda. Si esta fuera igual tender an a ocurrir la misma cantidad de pasos hacia la derecha como la izquierda con lo que la posici n final terminar a siendo pr xima al origen. Si una de ambas probabilidades es mucho mayor tendera a favorecerse uno de ambos pasos y se tender a a terminar desplazado en la direcci n mas favorable.

Si los pasos son independientes el uno del otro la probabilidad de una cierta secuencia solo depender la la multiplicaci n de las probabilidades de los pasos individuales.Por ello con list se tiene que la probabilidad de una secuencia especifica de pasos es:

equation

El numero total de pasos es igual a la suma de los pasos hacia la derecha y aquellos hacia la izquierda, por lo que con list>/druyd> se tiene que

equation

Hasta aqu se consideraron secuencias especificas de pasos dados hacia la derecha y la izquierda sin embargo existen una serie de alternativas con que se puede realizar la caminata todas terminando en el mismo punto.

Por ello se debe calcula el numero de combinaciones posibles lo que con list esta dado por

equation

Con la probabilidad de una secuencia en particular y el numero de secuencias posibles se puede calcular con el producto la probabilidad de cualquier secuencia que termina considera el mismo numero de pasos hacia la derecha como hacia la izquierda.

Por ello con list se tiene que

equation

Como la probabilidad de realizar un numero de pasos hacia la derecha y otro hacia la izquierda en cualquier secuencia posible es con list=8980 igual a

equation=8980



se tiene que con list=505 el numero de combinaciones es

equation=505



y con list=504 la probabilidad de dar en una secuencia espec fica

equation=504



que con list la probabilidad es

equation

Si el desplazamiento solo es hacia la derecha o la izquierda y no existe otra alternativa de no realizar el paso, la suma de las probabilidades de dar pasos a hacia la derecha e izquierda debe ser igual a la unidad.

Por ello con list se tiene que

equation

Con list=8970 la probabilidad de que se de un numero definido de pasos a la derecha e izquierda esta dada por

equation=8970



con list=3358 el n mero total de pasos es

equation=3358



y solo existe la probabilidad de ir a la derecha o a la izquierda, con list=8965 se tiene para las probabilidades que

equation=8965



por lo que con list se tiene la distribuci n binomial

equation

The result of the calculation corresponds to what is called a binomial distribution. Each line indicates the fraction of times that after a number N of steps the actor ends up in that position. This corresponds to the probability of finding it after N steps at that location:

image


>Model

ID:(308, 0)