Soru
Düzgün sekizyüzlü biçimindeki bir labirentin herhangi bir köşesine bırakılan bir fare ayrıtlar üzerinde hareket ederek bırakıldığı bu köşenin karşı köşesine vardığında labirentten çıkmış oluyor. Farenin bir köşeden diğer bir köşeye gitme süresi $t$ saat olduğuna göre, labirentten ortalama çıkma süresini $t$ cinsinden bulunuz.(Soru metninde açık olsada tereddüte yer vermemek adına belirtmem gerekir ki, fare ilk bırakıldığı köşeye tekrar tekrar gelebilir, yani gittiği bir yoldan tekrar geri dönebilir.)
Çözüm
Şekildeki gibi bir sekizyüzlü düşünelim. Faremiz $X$ noktasına bırakılsın. Dolayısıyla $Y$ noktasına geldiğinde labirentten çıkmış olacaktır. Farenin $X$ noktasındayken labirentten ortalama çıkma (labirentten ortalama kurtulma) süresine $x$ diyelim. Benzer biçimde, fare $A$ noktasındayken labirentten ortalama çıkma süresine de $a$ diyelim. Dikkat edilirse, $B$, $C$ ve $D$ noktaları için de ortalama çıkma süresi $A$ noktası ile aynı yani $a$ olacaktır. Tekrar $X$ noktasına geri dönelim. Bu noktadan $\dfrac{1}{4}$ er ihtimalle $A$, $B$, $C$ ve $D$ noktalarına gidebilir. O halde, \[x = \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) + \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) + \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) + \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) = a + t\] dir. Eklenen $t$ süreleri $X$ den diğer noktalara geçmek için kullanılan ayrıtlardan kaynaklanmaktadır. Şimdi aynı mantıkta $A$ noktasını düşünelim.
- $\dfrac{1}{4}$ olasılıkla $B$ ye gidebilir. Ayrıtta geçen $t$ süre ve $B$ den ortalama çıkma süresi eklenince: $\dfrac{1}{4}(a + t)$ olur.
- $\dfrac{1}{4}$ olasılıkla $D$ ye gidebilir. Ayrıtta geçen $t$ süre ve $D$ den ortalama çıkma süresi eklenince: $\dfrac{1}{4}(a + t)$ olur.
- $\dfrac{1}{4}$ olasılıkla $X$ e gidebilir. Ayrıtta geçen $t$ süre ve $X$ den ortalama çıkma süresi eklenince: $\dfrac{1}{4}(a + 2t)$ olur.
- $\dfrac{1}{4}$ olasılıkla $Y$ ye gidebilir. Ayrıtta geçen $t$ süre eklenince: $\dfrac{1}{4}(t)$ olur.
O halde, $A$ noktasından ortalama çıkma süresi \[a = \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) + \frac{1}{4}\left( {a + t} \right) + \frac{1}{4}\left( {a + 2t} \right) + \frac{1}{4}t\] dir. Bu denklemden \[a = 5t\] bulunur. Böylece, \[x = a + t = 5t + t = 6t\] elde edilir.