¿Qué ocupa más bytes: un DVD de Windows 7 o el índice del primer decimal en pi en el que se encuentra un DVD de Windows 7?

En realidad, no se sabe que todas las secuencias decimales finitas posibles ocurran en la expansión decimal del número [math] \ pi [/ math]. Esto se deduciría de la suposición de que [math] \ pi [/ math] es un número normal , que es una conjetura abierta que se espera que sea verdadera. Sin embargo, incluso suponiendo que cada una de esas subsecuencias exista, es casi seguro que se necesitan más datos para especificar la posición relevante en [math] \ pi [/ math] que solo para escribir el contenido del DVD.

La razón de esto es la siguiente. Si asumimos que cada cadena decimal finita ocurre en la expansión, entonces asociar a una secuencia la ubicación correspondiente en la expansión decimal de [math] \ pi [/ math] (junto con una indicación de su longitud) constituye un algoritmo de compresión. Sin embargo, los algoritmos de compresión no necesariamente deben disminuir el tamaño de los datos aleatorios; solo pueden comprimir datos con estructura. * Para cualquier dato que se haga más pequeño en compresión, debe haber otros datos que se hagan más grandes en compresión para compensar. Si bien el DVD de instalación de Windows 7 no contiene datos aleatorios, sería esencialmente aleatorio con respecto a este algoritmo de compresión en particular: ciertamente no deberíamos esperar que la estructura de Windows 7 esté de alguna manera incrustada en [math] \ pi [/ math]. Por lo tanto, esperamos que este “algoritmo de compresión”, que solo es bueno para comprimir ciertas cadenas de datos al azar, solo aumente la cantidad de datos necesarios para especificar Windows 7.

*: El argumento es simple: sobre las K cadenas más cortas, lo mejor que puede hacer un algoritmo de compresión es comprimirlas en, bueno, las K cadenas más cortas (después de todo, son las más cortas), en alguna permutación u otra, por lo tanto ganando sin disminución de tamaño en promedio. Y dado que este es el mejor posible, cualquier algoritmo de compresión que no simplemente permuta cadenas debe causar un aumento de tamaño en promedio.

Advertencia: este es un cálculo al final del sobre; No lo he verificado completamente.

Supongamos que en lugar de [math] \ pi [/ math] y el DVD de Windows usamos una secuencia de bits aleatorios y un DVD aleatorio de longitud [math] n [/ math] bits. Luego, el DVD aleatorio aparecerá en los primeros [math] 2 ^ n [/ math] bits de la secuencia con probabilidad de [math] 1- \ frac {1} {e} [/ math], y así aparecerá la expectativa después acerca de [matemáticas] 2 ^ n \ cdot \ frac {e} {e-1} [/ matemáticas] bits. La codificación de la posición en la que aparecen requerirá aproximadamente [matemática] \ log_2 \ izquierda (\ frac {e} {e-1} \ derecha) \ aproximadamente 0.66 [/ matemática] bits, excepto que debe preocuparse por una longitud de bit variable, que agregará alrededor de [math] \ log n [/ math] bits.

Si [math] \ pi [/ math] tuviera alguna estructura profunda, este cálculo podría estar desactivado en cualquier dirección. Del mismo modo, si el DVD estuviera realmente en blanco (o todos los 1s, o alternando 0s y 1s), podría tomar hasta un bit extra. Esto se debe a que si aparece una secuencia de 5 gigs de ceros, entonces con probabilidad 1/2 aparece nuevamente 1 bit más tarde (es decir, si el siguiente bit es un cero); entonces la probabilidad de que aparezca es correspondientemente menor.

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