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概率 - 硬币

如果将一枚硬币抛 1000 次,那么正面总数在 452 到 548 范围内的概率是多少?

anonymous

对于这个问题,我们可以使用二项分布的正态近似。正面朝上的次数的方差为 1000*(1/2)*(1/2)=250。因此标准差为 250 1/2 =15.8114。正面朝上次数少于 548 次的概率为 normdist((548+0.5-500)/15.8114) = 0.998920,其中 normsdist 是 Excel 函数,用于计算均值为 0、标准差为 1 的正态分布随机变量落入给定 Z 分数的概率。接下来,我们减去正面朝上次数少于 452 次的概率。结果为 normdist((452-0.5-500)/15.8114) = 0.001080。因此答案为 0.99892-0.00108 = 0.997840。再次强调,这只是一个近似值。实际答案是 0.997856,但推导起来更加繁琐。平均而言,在掷骰子游戏中确定一个点数后,玩家会多久再提出一个点数?

假设一个点有5/12的概率出现,那么它将会是6或8,4/12的概率是5或9,3/12的概率是4或10。出现6或8的概率是5/11,出现5或9的概率是4/10,出现4或10的概率是3/9。因此,假设一个点已经成立,那么出现该点的概率为:(5/12)*(5/11)+(4/12)*(4/10)+(3/12)*(3/9) = 40.61%。

巫师先生,如果50个不同的人把一枚硬币抛向空中8次,那么这50个人中,有多少人会连续8次抛出正面或反面?提前谢谢您。

anonymous

任何一个人抛出8次正面或反面的概率是2*(1/2) 8 = 1/128。如果平均50个人这样做,其中0.39人会全部抛出正面或反面。至少一个人全部抛出正面或反面的概率是32.44%。

我有一袋100枚硬币,其中一枚是双面硬币。我随机抽取一枚硬币,然后观察它连续抛出10次正面。我抽到双面硬币的概率是多少?

anonymous

这是一道典型的贝叶斯条件概率题。一般来说,给定 B 时 A 的概率是 A 和 B 的概率除以 B 的概率。在本例中,A 是连续抛 10 次正面,B 是掷出双头硬币。A 和 B 的概率是 1/100。这是因为掷出双头硬币的概率是 1/100,而如果真的掷出双头硬币,那么连续抛 10 次正面的概率是 100%。假设随机掷出一枚硬币,那么连续抛 10 次正面的概率是 (1/100)*1 + (99/100)*(1/2) 10。这是因为掷出双头硬币的概率是 1%,即掷出 10 次正面的概率是 100%,而掷出一枚公平硬币的概率是 99%,即连续抛出 10 次正面的概率是 (1/2) 10 。因此,假设你连续抛出 10 次正面,那么你选中两个正面硬币的概率为 0.01/(0.01*1 + 0.99* 0.000977) = 0.911843。

您对抛硬币投注有什么建议吗?

anonymous

是的!我的建议是一开始就押正面朝上。据科学新闻在线报道,硬币落地时正面朝上的概率是51%。文章说,原因是抛出的硬币并非完美地绕轴旋转,有时看起来像在翻转,但实际上并没有。该假设仅适用于硬币被握在手掌中的情况,这样硬币的弹跳就不是问题了。文章还说,旋转的硬币落地时反面朝上的概率为80%,因为较重的正面会先向下沉。然而,我对此表示怀疑。我试了20次,得到了11次正面和9次反面。在20次旋转中,如果成功率为80%,得到9次或更少反面的概率是1/1775。

我相信我或许能解答旋转硬币的问题。十多年前,我在六年级时做过一个关于旋转硬币的科学项目。我在《Omni》杂志上读到,旋转硬币的速度非常快,几乎总能保证硬币反面朝上,因为硬币的侧面是向正面倾斜的。我尝试了数百次,结果几乎一致,除了两次硬币竖立着的时候。

anonymous

浪费了好几个小时后,我终于发现我把它转得太快了,慢一点就能达到我想要的效果,也就是反面朝上。而且,这枚硬币也不是完全均匀的,从最薄的部分开始旋转似乎能增加一致性。几张满是胡扯的图表和一个装饰成硬币形状的巨大纸板圆圈,让我的科学课得了A,其他课都不及格,因为我完全不做作业。

因此,我已经通过十多年前做过的一个粗略的实验最终证明,你也许只是在胡思乱想,我几乎不记得任何事,也没有真正理解我当时在做什么。

Jon

好吧,我又试了一次,慢慢地把硬币转了100次。我说的“慢”是指从弹硬币到结果显现的时间至少有两秒,但不到五秒。我用的是一枚漂亮闪亮的2004-D版硬币。结果是52次正面,48次反面。所以我仍然不相信,无论硬币以何种速度旋转,都会出现反面的概率。

我理解的事件“等待时间”是该事件概率的倒数。我感兴趣的是计算用一个骰子掷出连续2的等待时间。在模拟中,我平均掷出42次。我该如何将其与掷出连续2的概率联系起来?

Lee 来自 Andover

对于单个事件,如果概率为 p,则平均等待时间为 1/p,这的确没错。然而,对于连续事件,情况会变得更加复杂。设 x 表示最后一次掷出的结果不是 2 的状态。这也是初始状态。设 y 表示最后一次掷出的结果为 2 的状态。第一次掷出结果后,我们有 5/6 的概率仍处于状态 x,有 1/6 的概率处于状态 y。设 Ex(x) 表示从状态 x 开始的掷骰次数的预期,Ex(y) 表示从状态 y 开始的掷骰次数的预期。那么……

Ex(x) = 1 + (5/6)*ex(x) + (1/6)*ex(y),且
Ex(y) = 1 + (5/6)*ex(x)

求解这两个方程...

Ex(x) = 1 + (5/6)*ex(x) + (1/6)*( 1 + (5/6)*Ex(x))
Ex(x) = 7/6 + (35/36)*Ex(x)
(1/36)*Ex(x)= 7/6
例如(x)= 36 *(7/6)= 42

因此连续两次掷出 2 的平均等待时间为 42 次。

我遇到了相同类型的问题,只有预期翻转才能得到两次正面,在我的数学问题网站上,请参阅问题 128。

假设我们有一个赌博游戏。一枚无偏硬币被反复抛掷。每次抛掷,我们需要支付 1 卢比。结果有两种可能:H 或 T。如果抛出正面和反面的差值为 3,我们将从赌徒那里得到 8 卢比。我们应该玩这个游戏吗?为什么?我们获胜的概率是多少?当我们掷出 7 或 9 卢比时,什么因素会影响获胜的概率?

Utpal 来自 Lucknow

我们将 x 称为从起点开始的翻转预期次数。
如果其中一方的翻转次数占多数,则我们将 y 称为剩余翻转的预期次数。
如果一方的翻转次数占多数,则我们将 z 称为剩余翻转的预期次数。

E(x) = 1 + E(y)
E(y) = 1 + 0.5*E(x) + 0.5*E(z)
E(z) = 1 + 0.5*E(y)

由此,用矩阵代数很容易得出 E(x) = 9,E(y) = 8,E(z) = 5。因此,平均需要抛掷 9 次才能使正面和反面的概率差达到 3。因此,对于每次抛掷都能赢取 1 卢比的人来说,8 卢比的赌注是一个不错的选择,因为他平均能赢 9 卢比,但只损失 8 卢比。对于赌徒来说,赌场优势是 11.11%。9 卢比的赌注是公平的,7 卢比的赌注则为 22.22%。

在您2006年3月13日的“问巫师”节目中,您给出了“卢比”游戏的三个公式。虽然答案在数学上是正确的,但我实在无法理解这三个公式是如何模拟这个问题的。您能解释一下您是如何得出这三个公式的吗?

Rick 来自 Covington, LA

很多人请我进一步解释一下我的答案。答案需要用到基本的矩阵代数知识。

首先将 x 定义为答案,或者直到正面和反面之间的差异为 3 为止的平均翻转次数。

令 y 为从一侧向上翻转一次的点开始的翻转预期次数。

令 z 为从一侧向上翻转两次的点开始的预期翻转次数。

第一次抛骰子后,其中一方将以一次抛骰子的优势占据多数。因此 x=1+y。

当任何一方领先一次抛掷时,另一方抛掷的结果要么与初始平局相同,要么是一方领先两次抛掷。两种结果的可能性相同。因此 y=1+0.5*x + 0.5*z

当任何一方领先两次抛掷时,再次抛掷将导致一方领先一次,或游戏结束。同样,两种结果的可能性相同。因此 z=1+0.5*y。

因此我们有三个方程和三个未知数:

(1)X= 1 + y

(2)Y = 1 + 0.5x + 0.5z

(3)Z = 1 + 0.5y

为了解决这个问题,我们首先将最后两个等式乘以 2 来去掉小数。

(1)X= 1 + y

(2)2Y = 2 + x + z

(3)2Z = 2 + y

我们将 (1) 中的 1+y 代入 (2) 中的 x。

2Y = 2 + 1 + y + z

(4)y=3+z

在 (3) 中不能用 3+z 代替 y

2z = 2 + 3 + z

z = 5

现在用 5 代替 (4) 中的 z 得到

(5)y = 3 + 5 = 8

将 y = 8 代入 (1) 中可得

(6)x = 9

一位朋友选择了一个三次抛硬币的顺序,结果是正面或反面,并让我选择我自己的(不同的)三次抛硬币顺序。我们抛一枚公平的硬币,直到出现我们想要的顺序。如果他选择HHH,我应该选择哪个顺序?在这个赌注中我的优势是什么?我该如何根据他选择的顺序来计算应该选择哪个顺序?

Pepe 来自 Philadelphia

下表显示了根据玩家A和玩家B选择的所有可能模式,玩家A获胜的概率。

玩家 A 获胜的概率

玩家A玩家B
哈哈哈高血压高血压高温热电偶THH甲状腺激素紧张性甲状腺功能亢进症时间测试
哈哈哈1/2 2/5 2/5 1/8 5/12 3/10 1/2
高血压1/2 2/3 2/3 1/4 5/8 1/2 7/10
高血压3/5 1/3 1/2 1/2 1/2 3/8 7/12
高温热电偶3/5 1/3 1/2 1/2 1/2 3/4 7/8
THH 7/8 3/4 1/2 1/2 1/2 1/3 3/5
甲状腺激素7/12 3/8 1/2 1/2 1/2 1/3 3/5
紧张性甲状腺功能亢进症7/10 1/2 5/8 1/4 2/3 2/3 1/2
时间测试1/2 3/10 5/12 1/8 2/5 2/5 1/2

选择最佳模式的记忆方法是,他的第一和第二个选择应该分别对应你的第二个和第三个选择。你的第一个选择应该与你的第三个选择相反。例如,如果对手选择HTT,你的第二个和第三个选择应该是HT。你的最后一个选择是T,所以对于HHT模式,你的第一个选择应该是H。按照这个策略,你的获胜概率将是2/3到7/8,具体取决于对手选择的模式。

你好,我叫帕蒂。你的网站很棒,而且你看起来知识渊博。你绝对是我在赌场里想要的那种人!!!!我想知道你能不能帮我。我跟男朋友说我想在网上找个问题答案。如果你能帮我,那我可就太有面子了。

我的男朋友是个钱币收藏家。他买了一袋小麦币。我自己对钱币不太了解。(他慢慢教我)但他说,他很惊讶那袋钱币里竟然没有某一年份的钱币,因为这种钱币太常见了。他说这种事情发生的概率简直是十亿分之一。我告诉他,我会试着问问办公室里那些自称天才的人!如果他们不知道,我就试着在网上查一下。我偶然遇到了你。

无论如何,如果你能帮忙,我将不胜感激。袋子里大约有5500枚一分硬币。美国所有铸币厂铸造的小麦币一分硬币总数为242.67亿枚。铸造的1955年版一分硬币(他要找的那枚)数量是3.3亿枚。我办公室里的一些人说还有其他因素,比如人口统计,铸币厂可能没有分发所有一分硬币等等。…… ...

Patty

您的铸币数量与Mountain View Coins的铸币数量接近。假设所有小麦一分硬币入袋的概率相同,那么任何一分硬币中不是 55 面值的概率为 (24,267,000,000-330,000,000)/24,267,000,000 = 0.986401286。5500 枚硬币中不是 55 面值的概率可以非常近似地计算为 0.986401286 5500 = 507,033,772,284,213,000,000,000,000,000,000,000 分之一。

我爸爸是个钱币收藏家,所以我向他寻求了这方面的帮助。他是这样说的:

这是我的猜测。1955年,费城铸造了少量林肯一美分硬币,但日期却印了两次。没有人知道确切的数量。在发现错误之前,它们与其他一美分硬币混在一起流通。一枚未流通的硬币如今价值约2000至6000美元。我怀疑那袋“小麦”硬币里的所有1955年版硬币已经被某个寻找双模硬币的人全部淘光了。这里有一张照片: 1955年双模正面一美分硬币

请注意,本网站出售的是“麦穗”版,可以肯定的是,在硬币被经销商收集后,一些年份的硬币已经被剔除。我原本以为那些非双模版的1955年版硬币会被归还收藏,但它们或许会被单独出售或熔化处理。如今,麦穗版便士中的铜比一美分值钱得多。这就是为什么他们在几十年前就改用镀铜锌版便士的原因。也有可能,铸币厂自己决定不发行许多1955年版硬币,而是在铸造后将其熔化处理,以避免人们对稀有的双模版硬币产生疯狂的抢购。铸币厂和邮局一直对印刷错误感到尴尬,并试图阻止它们流通。

在您上一篇专栏文章中,您说过“5500 枚硬币不是 55 的概率可以非常接近地近似为 0.9864012865500 = 507,033,772,284,213,000,000,000,000,000,000,000 分之 1”。

我假设“近似”是因为当你处理这5500枚硬币时,移除的影响是存在的。移除的影响微乎其微!这是一个很好的例子,说明当你移除非目标硬币时,目标硬币出现的可能性会降低,因为与不正当游戏(即目标硬币被移除)的概率相比,移除的影响非常小。

Pete 来自 NY

是的,我说的是“非常接近”,因为世界上的硬币数量有限。从袋子里取出一枚非55面值的硬币,其移除效应会增加袋子里其他所有硬币都是55面值的硬币的概率。如果我没说“非常接近”,至少会有三个人写信来纠正我。当然,这只是一个极其微小的误差,但我的很多读者都是完美主义者,哪怕是最轻微的错误,他们也会对我大加指责。

房间里有两张桌子。右边的桌子上有100枚硬币,其中20枚H面朝上,其余80枚T面朝上。另一张桌子上没有硬币。目标是想办法移动硬币,使两张桌子上H面朝上的硬币数量相等。房间很暗,你既看不到硬币,也无法触摸它们来判断它们是“朝上”还是“朝下”。

Dan 来自 Tel Aviv

请访问我的另一个网站 mathproblems.info 寻找解决方案(剧透警告!)

我朋友愿意跟我打赌20美元,他给了我3比1的赔率,如果我抛硬币100次,结果一定是50次正面和50次反面。如果正面和反面都出现,我就赢60美元;如果反面出现,我就欠他20美元。我应该接受这个赌注吗?另外,如果50/50不是最有可能的结果,还有其他更有可能出现的结果吗(比如51/49)?

Joe 来自 Colorado

正面和反面正好各出现50次的概率是 (100,50)*(1/2) 100 = 7.96%。公平赔率是11.56比1。因此,3比1的赔率非常糟糕,赌场优势高达68.2%。这可不是你的朋友。50/50是正面和反面最有可能出现的概率。一个有趣的赌注是正面/反面的次数是否会在47到53之间。落在这个范围内的概率是51.59%。如果你能找到一个赌徒押注总数会落在这个范围之外,那么在等额投注的情况下,你将获得3.18%的优势。

下表显示了 30 至 70 次正面/反面的概率。


100 次抛掷中全部正面/反面的概率

正面/反面可能性
30、70 0.000023
31, 69 0.000052
32, 68 0.000113
33, 67 0.000232
34, 66 0.000458
35、65 0.000864
36, 64 0.001560
37, 63 0.002698
38, 62 0.004473
39, 61 0.007111
40、60 0.010844
41, 59 0.015869
42, 58 0.022292
43, 57 0.030069
44, 56 0.038953
45,55 0.048474
46, 54 0.057958
47, 53 0.066590
48, 52 0.073527
49, 51 0.078029
50 0.079589

在 n 次试验中,w 次获胜的概率的一般公式为 combin(n,w) × p w × (1-p) (nw) = [n!/(w! × (nw)!] × p w × (1-p) (nw) ,其中每次获胜的概率为 p 。

如果我抛硬币 1,000 次,那么连续看到至少 10 次正面或反面的概率是多少?

Monroe 来自 San Francisco, CA

你问得真有意思;另一位读者刚刚给我发了一篇关于这个主题的学术论文。这篇论文包含下图,显示概率约为 62%。

有关该主题的更多信息,请参阅弗兰克·马丁 (Frank Martin) 撰写的《在赌场中遭遇如此糟糕连胜的几率有多大?》 (483K)。

如果将一枚硬币抛 100 次,那么至少有一次连续出现 7 次正面的概率是多少?

Don 来自 New York

我不知道这个问题是否有一个简单的、非递归的表达式来表达。但是,有一个简单的递归表达式来表达。

f(n)= pr(第一次抛反面的个数)×f(n-1) +
pr(第一次抛掷正面,第二次抛掷反面)×f(n-2) +
pr(前两次抛掷的正面,第三次抛掷的反面)×f(n-3) +
pr(前三次抛掷的正面,第三次抛掷的反面)×f(n-4) +
pr(前四次抛掷的正面,第四次抛掷的反面)×f(n-5) +
pr(前五次抛掷的正面,第五次抛掷的反面)×f(n-6) +
pr(前六次抛掷的正面,第六次抛掷的反面)×f(n-7) +
pr(前 7 次抛掷的正面次数) =

(1/2)×f(n-1)+
(1/2) 2 ×f(n-2)+
(1/2) 3 ×f(n-3)+
(1/2) 4 ×f(n-4)+
(1/2) 5 ×f(n-5)+
(1/2) 6 ×f(n-6)+
(1/2) 7 × f(n-7) +
(1/2) 7

在哪里:
f(n)=n次翻转内成功的概率。
pr(x)=x发生的概率。

电子表格非常适合解决这类问题。在下面的电子表格截图中,我在单元格 B2 到 B8 中输入了概率 0,因为在 6 次或更少的抛掷次数内不可能连续出现 7 次正面。在单元格 B9 中,我输入了以下公式:

=(1/2)*B8+(1/2)^2*B7+(1/2)^3*B6+(1/2)^4*B5+(1/2)^5*B4+(1/2)^6*B3+(1/2)^7*B2+(1/2)^7

然后我把它从单元格B10复制粘贴到单元格B102,相当于翻转100次。这个概率是0.317520。随机模拟证实了这一点。

顺便说一下,如果你想知道的话,至少连续出现7次正面或反面的概率是54.23%。连续出现一次或多次正面正好7次的概率是17.29%。


这篇文章最初发表后,Rick Percy 与我分享了他的矩阵代数解法。以下是我自己的解释。我假设读者已经了解矩阵代数的基础知识。

首先,在任何时候,弹球器可能处于八种状态:

p 1 = 成功的概率,假设从当前点开始你需要再掷出 7 个正面。
p 2 = 成功的概率,假设你需要从当前点开始再出现 6 个正面。
p 3 = 成功的概率,假设您需要从当前点开始再出现 5 个正面。
p 4 = 成功的概率,假设您需要从当前点开始再出现 4 个正面。
p 5 = 成功的概率,假设您需要从当前点开始再出现 3 个正面。
p 6 = 成功的概率,假设您需要从当前点开始再出现 2 个正面。
p 7 = 成功的概率,假设您需要从当前点开始再出现 1 个正面。
p 8 = 成功的概率,假设您不需要更多的正面 = 1。

我们将矩阵 S n定义为第 n翻转后处于每个状态的概率。S 0表示第一次翻转之前的概率,其中有 100% 的概率处于状态 0。因此 S 0 =

 | 1 0 0 0 0 0 0 0 |

令 T 为两次连续翻转的变换矩阵,即从 S n到 S n+1 ,其中 S n+1 = T × S n

  • 如果您处于状态 1,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 2(正面),并且有 0.5 的机会保持在状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 2,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 3(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 3,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 4(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 4,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 5(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 5,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 6(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 6,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 7(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 7,那么在一次翻转之后,您有 0.5 的机会处于状态 8(正面),并且有 0.5 的机会返回到状态 1(反面)。
  • 如果您处于状态 8,那么您就取得了成功,并且将以 1.0 的概率保持在状态 8。

将所有这些放在转换矩阵 T = 的形式中

| 0.5 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 0.0 |
| 0.5 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.5 |
| 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 1.0 |

为了得到一次翻转后每个状态的概率...

(1) S1 = S0 ×T

翻转两次之后怎么样?

(2) S2 = S1 ×T

让我们用方程 (2) 代替方程 (1)...

(3) S2 = S0 ×T×T= S0 × T2

那么翻转 3 次之后呢?

(4) S3 = S2 ×T

将方程 (3) 代入方程 (4)...

(5) S3 = S0 × T2 ×T= S0 × T3

我们可以一直这样做,直到第 100 次翻转之后的状态......

S 100 = S 0 × T 100

那么,T 100是多少?在计算机出现之前,弄清楚这些数字一定非常困难。然而,借助 Excel 的 MMULT 函数,经过大量的复制粘贴,我们发现 T 100 =

| 0.342616 0.171999 0.086347 0.043347 0.021761 0.010924 0.005484 0.317520 |
| 0.339863 0.170617 0.085653 0.042999 0.021586 0.010837 0.005440 0.323005 |
| 0.334379 0.167864 0.084271 0.042305 0.021238 0.010662 0.005352 0.333929 |
| 0.323454 0.162380 0.081517 0.040923 0.020544 0.010313 0.005178 0.355690 |
| 0.301693 0.151455 0.076033 0.038170 0.019162 0.009620 0.004829 0.399038 |
| 0.258346 0.129694 0.065109 0.032686 0.016409 0.008237 0.004135 0.485384 |
| 0.171999 0.086347 0.043347 0.021761 0.010924 0.005484 0.002753 0.657384 |
| 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 1.000000 |

右上角的项显示了翻转 100 次后处于状态 8 的概率,即 0.317520。

你听说过一个澳大利亚板球运动员的故事吗?他连续35场比赛都预测错了硬币,直到第36场比赛才预测正确。这种情况发生的概率有多大?

Mick 来自 Wollongong, Australia

你提到这件事之前我都没听说过。你指的是喜鹊队(Magpies)青少年板球运动员克里斯蒂·佩林(Kristy Perrin)的精彩故事。她确实连续35次抛硬币预测错误。准确预测35次或更多次的概率是(1/2) 35 = 34,359,738,368分之一。换个角度来看,中强力球的概率是195,249,054分之一。这比连续35次抛硬币预测错误的可能性高出176倍。

您对抛硬币投注有什么建议吗?

Krazycat

是的!押注抛硬币者手中朝上的一面。Persi Diaconis、Susan Holmes 和 Richard Montgomery 合著的学术论文《抛硬币的动态偏差》得出的结论是,硬币落地时朝上的概率为 51%。

这个问题是在我的同伴网站Wizard of Vegas的论坛中提出并讨论的。

平均而言,在一场50/50的游戏中,需要多少次尝试才能连续输两次?连续输3次、4次、n次呢?

JyBrd0403

我们先来解决两次损失的情况。

令 x 为从开始或每次获胜后未来翻转的预期次数。
令 y 为一次失败后未来抛掷的预期次数。

我们可以建立以下两个方程:

(1)x = 1 + .5x + .5y

一代表玩家必须抛硬币来改变状态。获胜的概率为 50%,保持在状态 x。失败的概率为 50%,进入状态 y。

(2)y = 1 + .5x

再次从状态 y 开始,1 表示在该点进行翻转。获胜的概率为 50%,返回状态 x。失败的概率为 50%,游戏结束,无需再次翻转,因此隐含的概率为 0.5*0。

将两个方程乘以 2 并重新排序可得:
(3)x - y = 2
(4)-x + 2y = 2

将两个方程相加可得:

(5)y=4

将其代入 (1) 至 (4) 中的任何方程,得到 x=6。

对于三损失的情况,将三种可能的状态定义为:

令 x 为从开始或每次获胜后未来翻转的预期次数。
令 y 为一次失败后未来抛掷的预期次数。
令 z 为两次失败后未来抛掷的预期次数。

初始方程为:

x = 1 + .5x + .5y
y = 1 + .5x + .5z
z = 1 + .5x

我们可以将初始状态设置为矩阵形式:

0.5 -0.5 0 1
-0.5 1 -0.5 1
-0.5 0 1 1

如果你还记得矩阵代数,我们可以用行列式(A)/行列式(B)来解 x,其中

A =

1 -0.5 0
1 1 -0.5
1 0 1

B =

0.5 -0.5 0
-0.5 1 -0.5
-0.5 0 1
0.5 -0.5 0
-0.5 1 -0.5
-0.5 0 1

Excel 有一个方便的行列式函数:=mdeterm(range)。在本例中,x = mdeterm(矩阵 A)/mdeterm(矩阵 B) = 1.75/0.125 = 14。

我们可以使用递归来处理更多连续失败的情况。假设是 4 次。根据上文所述,平均需要抛硬币 14 次才能连续失败 3 次。此时,硬币将再次抛出,重新开始的概率为 50%。因此:

x = 14 + 1 + x/2
x/2 = 15
x = 30

换句话说,在前一个答案上加一,然后加倍。

不难看出其中的规律。连续 n 次失败的期望抛掷次数是 2 n+1 -2。

这个问题是在我的“拉斯维加斯巫师”论坛上提出并讨论的。

假设一枚公平硬币被抛掷 n 次,出现至少一次 t 次反面的概率是多少?

anonymous

答案是 1-F (t) n+2 /2 n ,其中 F (t) n是 t 步斐波那契数列中的第 n 个数字。

你可能会问,斐波那契数列是什么?它的第一个数字是 1。在 t 步序列中,每个后续数字都是前 t 个数字之和。假设第一个数字之前的任何数字都是 0。

让我们看一个两步序列。第一个数字是 1。第二个数字是前两个数字之和。假设 1 前面有一个 0,所以第二个数字是 0+1=1。第三个数字是 1+1=2,第四个数字是 1+2=3,第五个数字是 2+3=5。

前十二个二步斐波那契数列为:1、1、2、3、5、8、13、21、34、55、89、144。

我们举个例子,抛十次硬币,至少有一次连续掷出两次反面的概率是多少?

我们使用两步斐波那契数列,因为我们只需要两次反面。数列中的第 12 个数字(比翻转次数多 2 个)是 144。因此,答案是 1-F (2) 10+2 /2 10 = 1 - 144/2 10 = 1 - 144/1024 = 85.94%。

在 20 次抛掷中,连续出现 5 次反面的概率是多少?

前 22 个 5 步斐波那契数列为 1、1、2、4、8、16、31、61、120、236、464、912、1793、3525、6930、13624、26784、52656、103519、203513、400096、786568。

因此答案为 1 - F (5) 20+2 /2 20 = 1 - 786,568/1,048,576 = 1 - 75.01% = 24.99%。

我在Wizard of Vegas论坛上讨论过这个问题。

有一枚有偏差的硬币,正面朝上的概率为 60%。它被抛掷,直到连续出现两次正面或两次反面。先出现两次正面的概率是多少?

matiX

这是答案解决方案(PDF)。

有关此问题的讨论,请访问我在Wizard of Vegas 的论坛。

巫师,我向你挑战一个赌注。规则如下:

  1. 你可以选择任何你喜欢的正面(H)和反面(T)的图案。例如,HTT。
  2. 在揭示你的图案后,我将选择我的图案。
  3. 我们会反复抛硬币,直到出现一种图案。选择该图案的人获胜。
  4. 我给你 3 比 2 的赔率。

你接受吗?我愿意做多少次就做多少次。

odiousgambit

不。不过,尝试得不错。后手拥有巨大的位置优势。以下是后手的策略及其获胜概率。

Odiusgambit 游戏策略

玩家 1玩家 2 Pr. 玩家 2 获胜
哈哈哈THH 87.50%
高血压THH 75.00%
高血压高血压66.67%
高血压THH 75.00%
THH高温热电偶75.00%
甲状腺激素紧张性甲状腺功能亢进症66.67%
紧张性甲状腺功能亢进症高温热电偶75.00%
时间测试高温热电偶87.50%


如上表所示,我获胜的最佳机会(或者说您获胜的最差机会)是选择 THT 或 HTH,此时我的获胜机会仍然只有 1/3。我应该以 2 比 1 的赔率进行公平投注,因此如果只以 3 比 2 的赔率进行投注,那么您的优势就有 16.67%。

以下是记住玩家二策略的方法。令 P(x) 表示玩家一在位置 x 的选择。令 O(x) 表示玩家一在位置 x 的选择的反方向。玩家二的选择应该始终为:O(2) - P(1) - P(2)。

我在Wizard of Vegas论坛上提出并讨论了这个问题。

如果抛一枚公平硬币40次,出现5次正面和5次反面的概率是多少?“1连”表示至少出现1次正面,“5连”表示至少出现5次反面。正面和反面的连次不必相邻。

Ace2

请点击下面的按钮获取答案。

答案是 107,094,548,225 / 549,755,813,888 = 约 19.4804%。

这是我的解决方案(PDF)。

我在Wizard of Vegas论坛上提出并讨论了这个问题。

亨利和汤姆决定赌一把抛硬币。亨利掷正面赢,汤姆掷反面赢。

每次抛硬币要1美元,他们实在无聊,所以决定抛一百万次。每次抛完后,输的人会给赢的人开一张支票,作为最终的余额。支票金额的期望值是多少?

Ace2

797.88456080286535587989211986876373695171726 232986931533185165934131585179860367700250466 781461387286060511772527036537102198390911167 448599242546125101541269054116544099863512903 269161506119450728546416733918695654340599837 28381269120656178667772134093073... [/剧透]

[剧透=部分解决方案]

答案的一般公式是 sqrt(方差 * (2/pi))。

在这种情况下,方差为 1,000,000。因此,实际结果与预期结果之间的预期绝对差为 sqrt(1,000,000 × (2/pi)) =~ 797.88456080286535587989211986876373695171726 232986931533185165934131585179860367700250466 781461387286060511772527036537102198390911167 448599242546125101541269054116544099863512903 269161506119450728546416733918695654340599837 28381269120656178667772134093073。

我在Ask the Wizard #358中提出了一个相关问题,这将有助于显示我从哪里得到 sqrt(2/pi) 项。

这个问题是在Wizard of Vegas论坛上提出并讨论的。

假设一家赌场有一款基于公平抛硬币的游戏,赔率相同。一位玩家希望以每次1美元的赌注玩一百万次。他应该投入多少钱才能有50%的概率不破产?

Ace2

让我们首先回答这个问题:假设玩家的资金无限,那么在一百万次抛掷之后,玩家亏损超过 x 个单位的概率是多少。

由于这是一个公平的赌注,一百万次抛掷后的平均赢利为零。每次抛掷的方差为1,因此一百万次抛掷的方差为一百万。因此,一个标准差为 sqrt(1,000,000) = 1000。

我们可以使用 Excel 函数 =norm.inv(probability,mean,standard deviation) 来计算所需的资金。例如,如果我们输入 =norm.inv(.25,0,1000),我们会得到 -674.49。这意味着,如果在一百万次抛掷之后,玩家有 25% 的概率输掉 674 或更多。请记住,这只是一个估计值。为了得到正确的答案,我们应该使用二项分布,但如果抛掷了一百万次,这将非常繁琐。

如果玩家带着674美元上桌,他很可能在百万翻倍之前就把钱花光。如果他能继续赊账,他或许能翻盘,最终输掉的钱少于674美元。事实上,一旦玩家的赔率是-674美元,那么在未来的某个时间点,他最终输掉的钱有一半的可能性会高于或低于-674美元。

因此,如果玩家可以赊账玩,则可能出现三种结果。

  1. 玩家的水平永远不会低于-674。
  2. 玩家在某个时刻跌至 -674 以下,但恢复并最终超过 -674。
  3. 玩家在某个时刻跌至 -674 以下,继续玩并输得更多。

我们已经确定情景 3 的概率为 25%。

场景 2 的概率必须与场景 3 的概率相同,因为一旦玩家落后 -674,那么在一百万次抛掷之后,他有 50% 的机会达到或低于该点。

场景 1 是唯一的其他选择,其概率必须为 100%-25%-25% = 50%。

如果玩家永远不会低于 674 的概率是 50%,那么低于该数额的概率一定是 100%-50% = 50%。

因此,我们对原始问题的答案是 674 美元。

我在Wizard of Vegas论坛上提出并讨论了这个问题。