Для решения данной задачи используем теорию информации, в частности, понятие количества информации и её измерения в битах.
Количество информации и биты:
- Количество информации измеряется в битах. Один бит информации позволяет различить два состояния (например, 0 и 1).
- Если сообщение о том, что достали белый карандаш, несет 4 бита информации, это означает, что данное событие может быть одним из (2^4 = 16) возможных событий.
Обозначения и вероятности:
- Пусть ( N ) — общее количество карандашей в коробке (64 карандаша).
- Пусть ( k ) — количество белых карандашей в коробке.
- Вероятность достать белый карандаш из коробки равна ( P(\text{белый}) = \frac{k}{64} ).
Количество информации и вероятность:
- Количество информации ( I ) в битах, связанное с событием, определяется формулой:
[
I = -\log_2(P)
]
где ( P ) — вероятность события.
- В нашем случае ( I = 4 ) бита, поэтому:
[
4 = -\log_2\left(\frac{k}{64}\right)
]
Решение уравнения:
- Преобразуем уравнение:
[
4 = -\log_2(k) + \log_2(64)
]
- Поскольку ( \log_2(64) = 6 ) (так как ( 64 = 2^6 )), уравнение становится:
[
4 = -\log_2(k) + 6
]
- Переносим и решаем:
[
-\log_2(k) = 4 - 6
]
[
-\log_2(k) = -2
]
[
\log_2(k) = 2
]
Нахождение ( k ):
- Решаем уравнение:
[
k = 2^2 = 4
]
Таким образом, в коробке было 4 белых карандаша.