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ヒトが生成する置換の統計的性質

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Academic year: 2021

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(1)

ヒトが生成する置換の統計的性質

永田誠

1)

, 武井由智

2)

Statistical properties of human - generated permutations

Makoto NAGATA, Yoshinori TAKEI

1)Osaka University of Pharmaceutical Sciences, 4-20-1, Nasahara, Takatsuki-shi, Osaka 569-1094, Japan 2)National Institute of Technology, Akita College, 1-1, Iijimabunkyocho, Akita-shi, Akita 011-8511, Japan

(2)

– Article –

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Statistical properties of human-generated permutations Makoto NAGATA1), YoshinoriTAKEI2)

ɹ1)Osaka University of Pharmaceutical Sciences, 4-20-1, Nasahara, Takatsuki-shi, Osaka 569-1094, Japan

ɹ2)National Institute of Technology, Akita College, 1-1, Iijimabunkyocho, Akita-shi, Akita 011-8511, Japan ɹ

(Received October 30, 2018; Accepted December 4, 2018)

Abstract We study statistical properties of human-generated permutations via a questionnaire investigation which was conducted at Osaka University of Pharmaceutical Sciences. There is a natural expectation that it is impossible to look upon human-generated permutations as random samples from the symmetric group. However, we find both evidences for and against this expectation.

Key words — Fourier analysis; human-generated; Kullback-Leibler divergence; permutation; power spectral density; symmetric group; total variation distance; uniform distribution;

1

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(3)

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2

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(4)

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3.1

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(5)

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(6)

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(7)

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IVͷ ॱ ʹ0.004767, 0.001822, 0.0003491, 0.6063 Ͱ͋ͬͨ. ैͬͯI, II, IIIͰidճ౴ͷஉͷൺ཰͸ ߴ͍ͱਪଌ͞ΕΔ.

4.2

ஔ׵΍ରশ܈ͷߏ଄౳Λར༻ͨ͠ղੳ

4.2.1 ۮஔ׵ͱحஔ׵ ۮ਺ݸͷޓ׵ͷੵͰ͋Δஔ׵Λۮஔ׵,ح਺ ݸͷޓ׵ͷੵͰ͋Δஔ׵Λحஔ׵ͱ͍͏. ࣍ͷ ද͸,֤ઃ໰͝ͱͷۮஔ׵ͱحஔ׵ͷݸ਺Ͱ͋ Δ(ແޮճ౴∅͸আ͘). ∅Λআ֎ I II III IV ۮஔ׵ 504 487 519 546 حஔ׵ 529 501 509 384 ۮ/ح 0.9527 0.9721 1.020 1.422 ͜͜Ͱۮ/حͱ͸, (ۮஔ׵ͷ਺)/(حஔ׵ͷ਺) ͷ஋Λද͢. IV͸ۮஔ׵͕ѹ౗తʹଟ͍ͷ͕Θ ͔Δ. ͦ΋ͦ΋ରশ܈ʹ͸ۮஔ׵ͱحஔ׵͕ಉ ਺͋Δ. ͦ͜Ͱʮ฼ൺ཰ͷൺֱ஋ͱͷࠩͷzݕ ఆʯ([4]ͷୈ6ষ6.15)ͰؼແԾઆʮઃ໰a (a =I,

II, III, IV)ͷۮஔ׵ͷ฼ൺ཰͸1/2ͱ౳͍͠ʯͰ

ԾઆݕఆΛͨ͠ͱ͜Ζ, p஋͸I, II, III, IVͷॱ ʹ0.4367, 0.6560, 0.7551, 1.083× 10−7ͱͳͬͨ. IVʹͷΈ,ݦஶͳ༗ҙ͕ࠩΈΒΕΔ͜ͱʹͳΔ. Ұํ, IVͰ͸୯Ґݩ(id)ճ౴͕180΋͋Δ. id ͸ ۮ ஔ ׵ Ͱ ͋ Δ ͜ ͱ Λ ߟ ྀ ͠ ͯ, (∅ͱ)idΛ আ ֎ͯ͠ݸ਺Λ਺͑ͨ. ࣍ͷද͕ͦͷ஋Ͱ͋Δ. id΋আ֎ I II III IV ۮஔ׵ 457 450 492 366 حஔ׵ 529 501 509 384 ۮ/ح 0.8639 0.8982 0.9666 0.9531 ͜ ͷ ද ͷ ਺ ஋ ͔ Βʮ ฼ ൺ ཰ ͷ ൺ ֱ ஋ ͱ ͷ ࠩ ͷzݕఆʯ([4]ͷୈ6ষ6.15)ͰؼແԾઆʮઃ໰a

(a =I, II, III, IV)ͷ ۮ ஔ ׵ ͷ ฼ ൺ ཰ ͸1/2Ͱ ͋

ΔʯͰԾઆݕఆ͢Δͱ, p஋͸I, II, III, IVͷॱ ʹ0.02185, 0.09817, 0.5910, 0.5110ͱͳͬͨ9. ҙਫ४0.05Ͱ͸Iʹ༗ҙ͕ࠩΈΒΕΔ΋ͷͷ,༗ ҙ ਫ ४0.01Ͱ ͸ ͢ ΂ ͯ ͷ ઃ ໰ ʹ ༗ ҙ ࠩ ͕ ͳ ͍ ͜ͱʹͳΔ. ͜ͷ྆ऀͷҧ͍͸ʮ୯Ґݩ(id)ճ౴ͷଟ͕͞ ଞͷಛ௃ΛӅͯ͠͠·͏ʯϚεΩϯάݱ৅Λࣔ ͍ࠦͯ͠ΔͱࢥΘΕΔ. ैͬͯ, ஔ׵Λߟ࡯͢ Δ ࡍ ͸ʮ ແ ޮ ճ ౴∅Λ আ ͍ ͨ ΋ ͷ(∅Λ আ ֎)ʯ ͱʮ∅ͱ ୯ Ґ ݩ(id)ճ ౴ Λ আ ͍ ͨ ΋ ͷ(id΋ আ ֎)ʯͷ2छྨΛର৅ͱ͢Δ. 4.2.2 ൓స਺ ஔ׵σ∈ S6ʹରͯ͠, σ(i) > σ(i + 1)Λຬͨ͢ i (i = 1, . . . , 5) ͷݸ਺(descentͷݸ਺)ΛຊߘͰ ͸σͷ൓స਺ͱݺͿ͜ͱʹ͢Δ. ྫ͑͹,୯Ґݩ idͷ൓స਺͸0Ͱ͋Γ, (654321)Ͱ͸5Ͱ͋Δ. S6 ͷஔ׵ͷ൓స਺ʹΑΔ෼ྨ͸൓స਺0,1,2,3,4,5 ͦΕͧΕ͕1ݸ, 57ݸ, 302ݸ, 302ݸ, 57ݸ, 1ݸ͋ Δ. S6ͷ൓స਺ʹΑΔώετάϥϜ(౓਺෼෍ ͷ๮άϥϑ)Λ෇࿥Dͷਤ4-1ʹࣔ͢. ·ͨʮ∅Λ আ֎ʯ͠ ֤ͨ ઃ໰ ͷ൓స ਺ͷ ώε τάϥ ϜΛ I, II, III, IVͷॱʹ෇࿥Dͷਤ4-2͔Βਤ4-5ʹࣔ ͢. ൓స਺0ͷஔ׵͸୯ҐݩidͷΈͰ͋ΔͷͰ, ൓స਺0ͷݸ਺͸idճ౴ͷ਺ͱҰக͢Δ. ैͬ ͯ൓స਺0ͷՕॴΛऔΓআ͚͹,ͦΕΒ͕ʮid΋ আ֎ʯͨ͠I, II, III, IVͷ൓స਺ͷώετάϥ ϜͱͳΔ. ʮid΋আ֎ʯͷਤ͸লུ͢Δ. ਤΛΈΔͱI(ਤ4-2)ͱII(ਤ4-3)ͷ൓స਺ͷ෼ ෍͸ࣅ͍ͯΔ. ʮΛআ֎ʯͰͷσʔλͰʮಠ ཱੑͷχ2ݕఆ(m× nද)ʯ([4]ͷୈ6ষ6.24)Ͱؼ 8III͸ඪຊͷେ͖͕͞27Ͱ͋ΔͷͰʮ฼ൺ཰ͷൺֱ஋ͱͷࠩͷFݕఆʯ([4]ͷୈ66.16)ͰؼແԾઆʮIIͰͷidճ౴ ͷ உ ͷ ׂ ߹ ͸,શ ମ1040෦ Ͱ ͷ உ ͷ ׂ ߹28.27%ͱ ౳ ͠ ͍ ʯͷ Ծ આ ݕ ఆ Λ ߦ ͏ ͱ,ͦ ͷp஋ ͸0.001485Ͱ ͋ Δ. 9S6ͷཁૉ͸idΛআ͘ͱ૯਺719ݸͰ͋Γ,ۮஔ׵͸359ݸ,حஔ׵͸360ݸͰ͋Δ. Αͬͯಉ͡σʔλͰؼແԾઆʮઃ

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(8)

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4.2

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{I,II}ͱ{III}ͱ{IV}ͱ͍͏ઃ໰ͷάϧʔϓ෼͚

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(9)

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4.3

ஔ׵ͷੵ

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(10)

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4.3

ஔ׵ͷੵ

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ઃ໰aͱઃ໰b (a, b =I, II, III, IV, a̸= b)ͷੵ

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id΋আ͘શมಈڑ཭ b\a I II III IV I – 0.3756 0.3646 0.3636 II 0.3654 – 0.3725 0.3986 III 0.3542 0.3643 – 0.3775 IV 0.3746 0.4111 0.3681 – Nٴͼશมಈڑ཭ͷཧ࿦஋ (a, b) N µTV,N± SD (I,II),(II,I) 924 0.3554± 0.008875 (I,III),(III,I) 969 0.3501± 0.008545 (I,IV),(IV,I) 722 0.3676± 0.01158 (II,III),(III,II) 933 0.3544± 0.008802 (II,IV),(IV,II) 693 0.3817± 0.01153 (III,IV),(IV,III) 734 0.3676± 0.01136 id΋আ͘KL৘ใྔ b\a I II III IV I – 0.5210 0.4649 0.5698 II 0.5000 – 0.4923 0.6424 III 0.4454 0.4694 – 0.5775 IV 0.5821 0.6465 0.5634 – NٴͼKL৘ใྔͷཧ࿦஋ (a, b) N µKL,N± SD (I,II),(II,I) 924 0.4515± 0.01897 (I,III),(III,I) 969 0.4307± 0.01843 (I,IV),(IV,I) 722 0.5714± 0.02166 (II,III),(III,II) 933 0.4472± 0.01886 (II,IV),(IV,II) 693 0.5932± 0.02209 (III,IV),(IV,III) 734 0.5628± 0.02149 ஋͕΋ͬͱ΋খ͍͞ͷ͸ͲΕ΋IͱIIIͷੵͰ ͋ Δ. ࣍ ͷ ද ͸, ͦ ͷ ཧ ࿦ ஋(ฏ ۉ)͔ Β ͷ ִ ͨ Γ͕ඪ४ภࠩSDԿݸ෼͔Λࣔͨ͠஋Ͱ͋Δ. ཧ࿦஋(ฏۉ)͔ΒͷִͨΓ IͱIIIͷੵ શมಈڑ཭ KL৘ใྔ ∅Λআ͘ 1.974 SD 4.212 SD id΋আ͘ 0.4798 SD 0.7976 SD ʮ∅Λআ͘ʯͷσʔλͷKL৘ใྔͷཧ࿦஋ ฏۉ͔ΒͷͣΕ͸খ͍͞ͱ͸ݴ͑ͳ͍͕,ʮid ΋ আ ͘ ʯͷ σ ʔ λ Ͱ ͸ શ ม ಈ ڑ ཭, KL৘ ใ ྔ ڞʹඪ४ภࠩ1ͭ෼΋ͣΕ͓ͯΒͣ,ޡࠩͷൣ ғͱΈͳͤΔͰ͋Ζ͏. Ұൠ࿦Ͱ͋Δ͕,ྫ͑͹ۮஔ׵ͷ෼෍͔Βͷ ஔ׵ͱحஔ׵ͷ෼෍͔Βͷஔ׵ͷੵ͸حஔ׵ ʹͳΔ͜ͱ͔ΒΘ͔ΔΑ͏ʹ,ઃ໰aͷճ౴ͱ ઃ໰bͷճ౴ͷੵΛͱͬͨ΋ͷͷ෼෍͕Ұ༷෼ ෍ʹ͍ۙ,ͱ͍͏ݱ৅͕ى͖ΔͨΊʹ͸Կ͔͠ Βͷ৚͕݅ඞཁͰ͋Δ. ྫ͑͹, S6্ͷҰ༷෼ ෍Uͱ, S6্ͷԿ͔͠Βͷ෼෍Dͱͷ৞ΈࠐΈ ͸Ұ༷෼෍ͱͳΔͷͰ͋Δ͕, ͔͠͠, ֤ઃ໰ ͸ಠཱͰ΋Ұ༷෼෍Ͱ΋ͳ͍ͷͰ͋ͬͨ. ͜Ε ʹؔ͢Δߟ࡯͸ࠓޙͷ՝୊ͱͳΖ͏. Ҏ্͸2ͭͷઃ໰ͷճ౴ͷੵͷߟ࡯Ͱ͋Δ͕, ໪࿦ͦΕҎ֎ͷ΋ͷΛߟ͑Δ͜ͱ΋Ͱ͖Δ. ྫ ͑͹, 2ͭͷҰํΛٯஔ׵ʹͨ͠ͱ͖ͷੵ΍,͋ Δ͍͸3ͭͷઃ໰ͷճ౴ͷੵ౳͕ߟ͑ΒΕΑ͏. ͜ΕΒʹؔͯ͠͸ผͷػձʹৡΔ͕,ڵຯਂ͍ ྫ͕͋ΔͷͰͻͱͭ঺հ͍ͨ͠. ʮΛআ͘ʯ σʔλͰ,ઃ໰aͷճ౴ͱઃ໰bͷճ౴ͷؒʹஔ ׵τ ∈ S6ΛڬΜͩ༗ݶྻ (σai ◦ τ ◦ σib ; σia, σib∈ S6)i=1,...,1040

ΛDa,bτ Ͱ ද ͦ ͏. ͜ ͷ ͱ ͖, (a, b) = (I,III),

τ = (532641)ͰͷS6্ͷҰ༷෼෍͔Βͷશมಈ ڑ཭dTV(D(532641)I,III )͸0.3307(ཧ࿦஋ฏۉͱͷִ ͨΓ͸−1.502 SD) Ͱ͋Δ. ͭ·Γ,ؒʹద౰ͳ ஔ׵ΛڬΜͩੵΛߟ͑Δͱ, S6্ͷҰ༷෼෍ͷ ग़ྗΑΓ,͞ΒʹҰ༷෼෍ʹ͍ۙΑ͏ʹΈ͑Δ. 4.3.5 ੵͰͷۮஔ׵ͱحஔ׵, ൓స਺ଞ ∅Λআ͍ͨσʔλ, ٴͼid΋আ͍ͨσʔλͰ ͷIͷճ౴ͱIIIͷճ౴ͷੵͰ,શมಈڑ཭, KL ৘ใྔͱ͍͏෺ࠩ͠ͰҰ༷෼෍ͷग़ྗʹ͍ۙ ͜ͱ͸લઅͰड़΂ͨ௨ΓͰ͋Δ͕,͞Βʹͦͷ લͷࢹ఺Ͱ΋ΈͯΈΔ. ઌͣ͸ۮஔ׵ͱحஔ׵ ͷݸ਺ͷදΛࣔ͢. IͱIIIͷੵͰͷۮஔ׵ͱحஔ׵ ∅Λআ͘ id΋আ͘ ۮஔ׵ 527 491 حஔ׵ 495 478 ۮஔ׵ͱحஔ׵ͷݸ਺͕͍ۙ஋ʹͳ͍ͬͯΔ. ࣍ʹ,൓స਺, k൪໨ͷ਺(ॱʹ1൪໨͔Β6൪ ໨),࠷ॳͷ਺ͱ2൪໨ͷ਺ͷ૊ͷώετάϥϜ ٴͼͦΕΛখ͍͞ॱʹฒ΂ସ͑ͨ΋ͷΛ͜ͷ ॱͰʮ∅Λআ͘ʯΛ,࣍ʹಉ͡ॱͰʮid΋আ͘ʯ Λ͓ࣔͯ͘͠. ॱʹʮΛআ͘ʯ͕෇࿥Dͷਤ 4-65͔ Β ਤ4-73, ʮid΋ আ ͘ ʯ͕ ਤ4-74͔ Β ਤ 4-82Ͱ͋Δ. ͜ΕΒͷਤ͔Β΋, Iͷճ౴ͱIIIͷ ճ౴ͷੵ͸Ұ༷෼෍ͷग़ྗʹ͍ۙͱ͍͏ͷ͕ ૝૾Ͱ͖Δ.

参照

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