这道题可以用马尔科夫链的理论来解决。

假设当前有 $i$ 个人,$E_i$ 表示从当前状态 $i$ 到目标状态 3 所需要的期望时间,那么我们可以列出如下的方程:

$$E_0 = 1 + 0.5E_0 + 0.25E_1 + 0.25E_2$$$$E_1 = 1 + 0.5E_1 + 0.25E_0 + 0.25E_2$$$$E_2 = 1 + 0.5E_2 + 0.25E_1 + 0.25E_3$$$$E_3 = 0$$

其中,第一个方程表示从状态 0 开始,有 50% 的概率仍然停留在状态 0,25% 的概率会跳到状态 1,25% 的概率会跳到状态 2,所以期望的时间就是 1(从当前状态到下一个状态需要的时间)加上这些状态的期望时间的加权平均。

解出这个方程组,可以得到 $E_0 = \frac{59}{8}$,所以从 0 个人到有 3 个人平均需要 $\frac{59}{8}$ 个单位时间。

马尔科夫的转移概率矩阵为
0.5 0.5 0 0
0.25 0.5 0.25 0
0 0.25 0.5 0.25
0 0 0.25 0.75
从0个人到有3个人平均需要多少时间?

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