Jeu, set et match - Des maths et du Python autour du tennis
Transcription
Jeu, set et match - Des maths et du Python autour du tennis
Jeu, set et match Des maths et du Python autour du tennis [email protected] - http://blog.psi945.fr Mercredi 22 juin 2016 Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 1 / 27 Plan 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 2 / 27 Dans tout cet exposé... Alice (joueur 0) joue contre Bob (joueur 1). À chaque échange, Alice a une probabilité p de remporter le point. Tous les échanges sont indépendants. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 3 / 27 Dans tout cet exposé... Alice (joueur 0) joue contre Bob (joueur 1). À chaque échange, Alice a une probabilité p de remporter le point. Tous les échanges sont indépendants. On veut évaluer les probabilités : I I I I pj qu’Alice remporte un jeu donné ; pt qu’Alice remporte un éventuel tie-break ; ps qu’Alice remporte un set donné ; pm qu’Alice remporte le match. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 3 / 27 Dans tout cet exposé... Alice (joueur 0) joue contre Bob (joueur 1). À chaque échange, Alice a une probabilité p de remporter le point. Tous les échanges sont indépendants. On veut évaluer les probabilités : I I I I pj qu’Alice remporte un jeu donné ; pt qu’Alice remporte un éventuel tie-break ; ps qu’Alice remporte un set donné ; pm qu’Alice remporte le match. Pour le non probabiliste : pm = ps = pj = p (et c’est vrai si p = 0, 1/2 ou 1 !) Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 3 / 27 Dans tout cet exposé... Alice (joueur 0) joue contre Bob (joueur 1). À chaque échange, Alice a une probabilité p de remporter le point. Tous les échanges sont indépendants. On veut évaluer les probabilités : I I I I pj qu’Alice remporte un jeu donné ; pt qu’Alice remporte un éventuel tie-break ; ps qu’Alice remporte un set donné ; pm qu’Alice remporte le match. Pour le non probabiliste : pm = ps = pj = p (et c’est vrai si p = 0, 1/2 ou 1 !) Et pourtant... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 3 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 3 / 27 Des règles virtuelles Celui qui gagne le match est celui qui remporte le premier point ! pm = p Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 4 / 27 Des règles virtuelles Celui qui gagne le match est celui qui remporte le premier point ! pm = p Bon, le premier qui gagne deux points a gagné ! pm = Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 4 / 27 Des règles virtuelles Celui qui gagne le match est celui qui remporte le premier point ! pm = p Bon, le premier qui gagne deux points a gagné ! pm = p2 + 2p2 (1 − p) Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 4 / 27 Des règles virtuelles Celui qui gagne le match est celui qui remporte le premier point ! pm = p Bon, le premier qui gagne deux points a gagné ! pm = p2 + 2p2 (1 − p) Le premier qui gagne trois points a gagné. pm =? Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 4 / 27 Des règles virtuelles Celui qui gagne le match est celui qui remporte le premier point ! pm = p Bon, le premier qui gagne deux points a gagné ! pm = p2 + 2p2 (1 − p) Le premier qui gagne trois points a gagné. pm =? Le premier qui gagne N points a gagné. pm =? Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 4 / 27 Des règles virtuelles : résultats Règle simplifiée : premier arrivé à N 1.0 pm 0.8 N =1 N =2 N =5 N =10 N =30 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 5 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 5 / 27 Simulons des jeux def simul (p, N): a, b = 0, 0 # les scores d ’ A l i c e et Bob while max(a, b) < N: if random () < p: a += 1 else: b += 1 if a == N: return 0 # A l i c e gagne else: return 1 Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 6 / 27 Simulons des jeux def simul (p, N): a, b = 0, 0 # les scores d ’ A l i c e et Bob while max(a, b) < N: if random () < p: a += 1 else: b += 1 if a == N: return 0 # A l i c e gagne else: return 1 def jouer_matchs (p, N, nb ): return 1 − sum( simul (p, N) for _ in range (nb ))/ nb Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 6 / 27 Simulations : résultats (N = 5) 1.0 Simulation de jeux avec les règles simplifiées Valeurs théoriques 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 7 / 27 Simulations : résultats (N = 5) 1.0 Simulation de jeux avec les règles simplifiées Valeurs théoriques Fréquences sur 100 expériences 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 7 / 27 Simulations : résultats (N = 5) 1.0 Simulation de jeux avec les règles simplifiées Valeurs théoriques Fréquences sur 1000 expériences 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 7 / 27 Simulations : résultats (N = 5) 1.0 0.8 Simulation de jeux avec les règles simplifiées Valeurs théoriques Fréquences sur 100 expériences Fréquences sur 1000 expériences pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 7 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 7 / 27 Les vraies règles Un jeu (resp. tie-break) pour le premier à avoir au moins quatre (resp. six) points avec au moins deux d’avance. p −→ Stéphane Gonnord pj pt Jeu, set et match ? Mercredi 22 juin 2016 8 / 27 Les vraies règles Un jeu (resp. tie-break) pour le premier à avoir au moins quatre (resp. six) points avec au moins deux d’avance. p −→ pj pt ? Un set pour le premier à gagner six ou sept jeux avec deux d’avance, ou bien le tie-break après 6/6. p −→ Stéphane Gonnord pj pt −→ ps ? Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 8 / 27 Les vraies règles Un jeu (resp. tie-break) pour le premier à avoir au moins quatre (resp. six) points avec au moins deux d’avance. p −→ pj pt ? Un set pour le premier à gagner six ou sept jeux avec deux d’avance, ou bien le tie-break après 6/6. p −→ pj pt −→ ps ? Le match pour le premier à gagner deux (ou trois, selon...) sets. p −→ Stéphane Gonnord pj pt −→ ps −→ pm ? Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 8 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 8 / 27 Simulations depuis l’égalité p 1-p Ég A 1-p B 1-p p Stéphane Gonnord p Av. A Av. B Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 9 / 27 Simulations depuis l’égalité p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p Av. B p def simulation_egalite (p): a, b = 0, 0 while abs(a−b) < 2: if random () < p: a += 1 else: b += 1 if a > b: return 0 else : return 1 Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 9 / 27 Simulations depuis l’égalité ; résultats p 1-p Ég A 1-p B 1-p Av. B p 1.0 p Av. A Fréquence de victoire d'Alice depuis l'égalité Moyennes sur 1000 expériences 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 Stéphane Gonnord p 0.6 0.8 1.0 Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 10 / 27 Simulations depuis l’égalité ; résultats p 1-p Ég A 1-p B 1-p Av. B p 1.0 p Av. A Fréquence de victoire d'Alice depuis l'égalité Moyennes sur 1000 expériences 4.5 4.0 0.6 3.5 pj TE 0.8 Espérance du nombre d'échanges depuis l'égalité 0.4 3.0 0.2 2.5 0.0 0.0 0.2 0.4 Stéphane Gonnord p 0.6 0.8 1.0 2.0 0.0 Jeu, set et match Moyennes sur 1000 expériences 0.2 0.4 p 0.6 0.8 Mercredi 22 juin 2016 1.0 10 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 10 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Probabilités pour qu’Alice gagne depuis... : pE , pA et pB . Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 11 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Probabilités pour qu’Alice gagne depuis... : pE , pA et pB . pE = p.pA + (1 − p)pB pA = p + (1 − p)pE pB = p.pE Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 11 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Probabilités pour qu’Alice gagne depuis... : pE , pA et pB . pE = p.pA + (1 − p)pB pA = p + (1 − p)pE pB = p.pE Stéphane Gonnord pE 0 p 1−p pE 0 pA = 1 − p 0 0 pA + p pB p 0 0 pB 0 Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 11 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Probabilités pour qu’Alice gagne depuis... : pE , pA et pB . pE = p.pA + (1 − p)pB pA = p + (1 − p)pE pB = p.pE −1 pE 0 p 1−p pA = I3 − 1 − p 0 0 pB p 0 0 Stéphane Gonnord pE 0 p 1−p pE 0 pA = 1 − p 0 0 pA + p pB p 0 0 pB 0 Jeu, set et match 0 p 0 Mercredi 22 juin 2016 11 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? pE = Stéphane Gonnord p2 1 − 2p + 2p2 Jeu, set et match · Mercredi 22 juin 2016 12 / 27 Que se passe-t-il après une égalité ? pE = 1.0 p2 1 − 2p + 2p2 · Fréquence de victoire d'Alice depuis l'égalité Moyennes sur 1000 expériences Théorie 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 12 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Espérance du nombre d’échanges depuis... : TE , TA et TB . Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 13 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Espérance du nombre d’échanges depuis... : TE , TA et TB . TE = 1 + p.TA + (1 − p)TB TA = 1 + (1 − p)TE TB = 1 + p.TE Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 13 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Espérance du nombre d’échanges depuis... : TE , TA et TB . TE 0 p 1−p TE 1 TE = 1 + p.TA + (1 − p)TB TA = 1 − p 0 0 TA + 1 TA = 1 + (1 − p)TE TB TB p 0 0 1 TB = 1 + p.TE Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 13 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? p 1-p Ég p A 1-p B Av. A 1-p p Av. B Espérance du nombre d’échanges depuis... : TE , TA et TB . TE 0 p 1−p TE 1 TE = 1 + p.TA + (1 − p)TB TA = 1 − p 0 0 TA + 1 TA = 1 + (1 − p)TE TB TB p 0 0 1 TB = 1 + p.TE TE 0 TA = I3 − 1 − p TB p Stéphane Gonnord p 0 0 Jeu, set et match −1 1−p 0 0 1 1 1 Mercredi 22 juin 2016 13 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? TE = Stéphane Gonnord 2 1 − 2p + 2p2 Jeu, set et match · Mercredi 22 juin 2016 14 / 27 Nombre d’échanges depuis une égalité ? TE = 2 1 − 2p + 2p2 · Temps de jeux depuis l'égalité 4.5 4.0 TE 3.5 3.0 2.5 2.0 0.0 Stéphane Gonnord Moyennes sur 1000 expériences Théorie 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 14 / 27 Où sommes-nous après k coups ? 1 p Av. A p A 1-p B 1-p Ég 1 1-p p Av. B (k ) Probabilités d’être dans les différents états : pE , ... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 15 / 27 Où sommes-nous après k coups ? 1 p Av. A p A 1-p B 1-p Ég 1 1-p p Av. B (k ) Probabilités d’être dans les différents états : pE , ... (k ) pE ··· (k ) pBG 0 1 − p = 1 0 0 0 0 p 0 0 Stéphane Gonnord Jeu, set et match p 0 0 0 0 1−p 0 0 0 0 0 p 0 1 0 k 0 0 1 − p 0 1 Mercredi 22 juin 2016 15 / 27 Où sommes-nous après k coups ? 1 p Av. A p A 1-p B 1-p Ég 1 1-p p Av. B (k ) Probabilités d’être dans les différents états : pE , ... (k ) pE ··· (k ) pBG 0 1 − p = 1 0 0 0 0 p 0 0 p 0 0 0 0 1−p 0 0 0 0 0 p 0 1 0 k 0 0 1 − p 0 1 Probabilité pour que A gagne en au plus k coups ? Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 15 / 27 Où sommes-nous après k coups ? 1 p Av. A p A 1-p B 1-p Ég 1 1-p p Av. B (k ) Probabilités d’être dans les différents états : pE , ... (k ) pE ··· (k ) pBG 0 1 − p = 1 0 0 0 0 p 0 0 p 0 0 0 0 1−p 0 0 0 0 0 p 0 1 0 k 0 0 1 − p 0 1 Probabilité pour que A gagne en au plus k coups ? Prendre la quatrième composante Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 15 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 15 / 27 Puissances d’une matrice stochastique Si seulement on avait... (0) λ1 .. M =P Alors on aurait : Stéphane Gonnord −1 P . (0) λ5 (0) −1 .. Mk = P P . (0) λk5 λk1 Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 16 / 27 Puissances d’une matrice stochastique Si seulement on avait... (0) λ1 .. M =P Alors on aurait : −1 P . (0) λ5 (0) −1 .. Mk = P P . (0) λk5 λk1 Coup de chance ! C’est le cas avec |λ1 | , |λ2 | , |λ3 | < 1 et λ4 = λ5 = 1. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 16 / 27 Puissances d’une matrice stochastique Si seulement on avait... (0) λ1 .. M =P Alors on aurait : −1 P . (0) λ5 (0) −1 .. Mk = P P . (0) λk5 λk1 Coup de chance ! C’est le cas avec |λ1 | , |λ2 | , |λ3 | < 1 et λ4 = λ5 = 1. Corollaire : (M k )k ∈N converge ; et on sait même vers quoi ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 16 / 27 Puissances d’une matrice stochastique Si seulement on avait... (0) λ1 .. M =P Alors on aurait : −1 P . (0) λ5 (0) −1 .. Mk = P P . (0) λk5 λk1 Coup de chance ! C’est le cas avec |λ1 | , |λ2 | , |λ3 | < 1 et λ4 = λ5 = 1. Corollaire : (M k )k ∈N converge ; et on sait même vers quoi ! En pratique : k = 100 est une excellente approximation de l’infini ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 16 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 16 / 27 Graphe d’un vrai jeu p p p p 0/0 15/0 1-p 15/15 1-p p 40/15 p 30/15 1-p p 15/30 1-p 1-p 1-p p 1-p p 0/15 30/0 40/0 p 1-p p 30/30 15/30 1-p 0/40 p p 1-p 1-p p 1-p A p 40/30 p p Ég Av. A 1-p 1-p 30/40 p 15/40 1-p 1-p Av. B 1-p B 1-p Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 17 / 27 Graphe d’un vrai jeu p p p p 0/0 15/0 1-p 15/15 1-p p 40/15 p 30/15 1-p p 15/30 1-p 1-p 1-p p 1-p p 0/15 30/0 40/0 p 1-p p 30/30 15/30 1-p 0/40 p p 1-p 1-p p 1-p A p 40/30 p p Ég Av. A 1-p 1-p 30/40 p 15/40 1-p 1-p Av. B 1-p B 1-p 20 états... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 17 / 27 Graphe d’un vrai jeu p p p p 0/0 15/0 1-p 15/15 1-p p 40/15 p 30/15 1-p p 15/30 1-p 1-p 1-p p 1-p p 0/15 30/0 40/0 p 1-p p 30/30 15/30 1-p 0/40 p p 1-p 1-p p 1-p A p 40/30 p p Ég Av. A 1-p 1-p 30/40 p 15/40 1-p 1-p Av. B 1-p B 1-p 20 états... mais la théorie reste la même ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 17 / 27 Graphe d’un vrai jeu p p p p 0/0 15/0 1-p 15/15 1-p p 40/15 p 30/15 1-p p 15/30 1-p 1-p 1-p p 1-p p 0/15 30/0 40/0 p 1-p p 30/30 15/30 1-p 0/40 p p 1-p 1-p p 1-p A p 40/30 p p Ég Av. A 1-p 1-p 30/40 p 15/40 1-p Av. B 1-p B 1-p 1-p 20 états... mais la théorie reste la même ! Pour un tie-break, c’est presque pareil (avec 53 états). Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 17 / 27 Matrice d’un vrai jeu 0 0 p 0 (0) MJ = Stéphane Gonnord 1−p 0 0 p 1−p 0 (0) ··· 1 0 Jeu, set et match ∈ M20 (R) 0 1 Mercredi 22 juin 2016 18 / 27 Matrice d’un vrai jeu 0 0 p 0 (0) MJ = 1−p 0 0 p 1−p 0 (0) ··· 1 0 ∈ M20 (R) 0 1 def transitions (p): mat = np. zeros ( (20 , 20) ) mat [18 , 18] = 1 mat [19 , 19] = 1 for (d, f) in [(0 ,1) , (1 ,3) , ... , (17, 15)]: mat[d, f] = p for (d, f) in [(0 ,2) , (2 ,5) , ... , (16 ,15)]: mat[d, f] = 1−p return mat Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 18 / 27 Graphe d’un vrai set B 1-pj 1-pt A pt 5/6 pj 6/6 pj 1-pj 0/5 5/5 1-pj pj 6/5 0/1 1-pj 0/0 Stéphane Gonnord pj 1/0 5/0 Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 19 / 27 Graphe d’un vrai set B 1-pj 1-pt A pt 5/6 pj 6/6 pj 1-pj 0/5 5/5 1-pj pj 6/5 0/1 1-pj 0/0 pj 1/0 5/0 41 états... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 19 / 27 Graphe d’un vrai set B 1-pj 1-pt A pt 5/6 pj 6/6 pj 1-pj 0/5 5/5 1-pj pj 6/5 0/1 1-pj 0/0 pj 1/0 5/0 41 états... et toujours la même théorie Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 19 / 27 Graphe d’un match en deux sets gagnant A p p 1/0 p 1-p 1-p p 0/0 1/1 1-p 0/1 1-p B 6 états (11 pour un match en trois sets gagnant)... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 20 / 27 Graphe d’un match en deux sets gagnant A p p 1/0 p 1-p 1-p p 0/0 1/1 1-p 0/1 1-p B 6 états (11 pour un match en trois sets gagnant)... Et vous savez quoi ? Toujours la même théorie Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 20 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 20 / 27 Principe des calculs et simulations pj calculé via : L19 MJ100 C1 (= (MJ100 )1,19 ) Même chose pour pT , ps et pm . Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 21 / 27 Principe des calculs et simulations pj calculé via : L19 MJ100 C1 (= (MJ100 )1,19 ) Même chose pour pT , ps et pm . Temps de jeu : en résolvant T = Mj0 T + U, avec Mj0 la matrice « réduite ». Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 21 / 27 Principe des calculs et simulations pj calculé via : L19 MJ100 C1 (= (MJ100 )1,19 ) Même chose pour pT , ps et pm . Temps de jeu : en résolvant T = Mj0 T + U, avec Mj0 la matrice « réduite ». Des formules exactes sont accessibles... via du calcul formel. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 21 / 27 Principe des calculs et simulations pj calculé via : L19 MJ100 C1 (= (MJ100 )1,19 ) Même chose pour pT , ps et pm . Temps de jeu : en résolvant T = Mj0 T + U, avec Mj0 la matrice « réduite ». Des formules exactes sont accessibles... via du calcul formel. Simulations : bien exprimer les conditions de gain (et, ou, maximum, etc...). Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 21 / 27 Sommaire 1 Des règles simples et fausses Règles virtuelles Simulations 2 Un jeu est une chaîne de Markov ! Les vraies règles Gestion de l’égalité : simulations Gestion de l’égalité : théorie Puissances d’une matrice stochastique 3 Un vrai match Gros graphes et grosses matrices Calculs et simulations Résultats Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 21 / 27 Pour un jeu 1.0 Probabilité pour Alice de gagner un jeu Probabilité théorique Moyenne sur 10000 expériences 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 22 / 27 Pour un jeu 1.0 Probabilité pour Alice de gagner un jeu Probabilité théorique Moyenne sur 10000 expériences 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Hum... ça me rappelle un truc déjà vu ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 22 / 27 Pour un jeu : WOW ! Probabilité pour Alice de gagner un jeu (vraies règles vs. simplifiées) 1.0 Vraies règles Premier arrivé à 2 Premier arrivé à 5 0.8 Premier arrivé à 8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 Stéphane Gonnord 0.2 0.4 p 0.6 Jeu, set et match 0.8 1.0 Mercredi 22 juin 2016 23 / 27 Pour un jeu : WOW ! Probabilité pour Alice de gagner un jeu (vraies règles vs. simplifiées) 1.0 Vraies règles Premier arrivé à 2 Premier arrivé à 5 0.8 Premier arrivé à 8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Incroyable ! ! ! ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 23 / 27 Pour un jeu : WOW ! Probabilité pour Alice de gagner un jeu (vraies règles vs. simplifiées) 1.0 Vraies règles Premier arrivé à 2 Premier arrivé à 5 0.8 Premier arrivé à 8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Incroyable ! ! ! ! (mais en fait, non...) Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 23 / 27 Espérance du nombre d’échanges par jeu 8.0 Espérance du nombre de coups par jeu 7.5 7.0 E(T) 6.5 6.0 5.5 5.0 Vraies règles Premier arrivé à 5 4.5 4.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Hum... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 24 / 27 Espérance du nombre d’échanges par jeu 8.0 Espérance du nombre de coups par jeu 7.5 7.0 E(T) 6.5 6.0 5.5 5.0 Vraies règles Premier arrivé à 5 Vraies règles... décalées de 1 4.5 4.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Hum... Ha non ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 24 / 27 Probabilité pour qu’Alice gagne... 1.0 pj 0.8 pj 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Un jeu... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 25 / 27 Probabilité pour qu’Alice gagne... 1.0 pj pt 0.8 pj ,pt 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Un jeu... un tie-break... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 25 / 27 Probabilité pour qu’Alice gagne... 1.0 pj ,pt ,ps 0.8 pj pt ps 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Un jeu... un tie-break... un set... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 25 / 27 Probabilité pour qu’Alice gagne... 1.0 pj ,pt ,ps ,pm 0.8 pj pt ps pm [2] 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Un jeu... un tie-break... un set... un match en deux sets gagnants... Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 25 / 27 Probabilité pour qu’Alice gagne... 1.0 pj ,pt ,ps ,pm 0.8 pj pt ps pm [2] pm [3] 0.6 0.4 0.2 0.0 0.0 0.2 0.4 p 0.6 0.8 1.0 Un jeu... un tie-break... un set... un match en deux sets gagnants... ou 3 ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 25 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; I 57, 1% des sets ; Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; I 57, 1% des sets ; I 60, 6% des matchs en deux sets gagnants... I et 63, 2% des matchs en trois sets gagnants. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; I 57, 1% des sets ; I 60, 6% des matchs en deux sets gagnants... I et 63, 2% des matchs en trois sets gagnants. Si Alice gagne 52% des échanges, alors elle gagne : Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; I 57, 1% des sets ; I 60, 6% des matchs en deux sets gagnants... I et 63, 2% des matchs en trois sets gagnants. Si Alice gagne 52% des échanges, alors elle gagne : I 55, 0% des jeux normaux (56, 3% des tie-break) ; Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 Concrètement... Si Alice gagne 51% des échanges, alors elle gagne : I 52, 5% des jeux normaux (53, 2% des tie-break) ; I 57, 1% des sets ; I 60, 6% des matchs en deux sets gagnants... I et 63, 2% des matchs en trois sets gagnants. Si Alice gagne 52% des échanges, alors elle gagne : I 55, 0% des jeux normaux (56, 3% des tie-break) ; I 64, 0% des sets ; I 70, 5% des matchs en deux sets gagnants... I et 74, 9% des matchs en trois sets gagnants. Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 26 / 27 C’est fini... Merci de votre attention ! Stéphane Gonnord Jeu, set et match Mercredi 22 juin 2016 27 / 27