趣味的数学-39【概率论-抛掷骰子】
1】随机抛掷3个均匀的骰子,出现奇数个数的“6”的概率是多大?
2】随机抛掷n个均匀的骰子,出现奇数个数的“6”的概率又是多大?
【转引并改编自Edward J. Barbeau等编著的“Five hundred Mathematical Challenges”第470题。】
【如果n趋向无穷大,“偶数次数的6”出现的概率却并非趋向1/2】
确切地说,“偶数次数的6”出现的概率最终还是要趋向1/2,但是不像“奇数次数的6”出现的概率趋向1/2那么快:因为有“不出现6”的那个因素在起作用。
随着骰子的个数增多(即n趋向无穷大),显然出现“6”的现象会越来越多,就是说,不出现“6”的比例会减少。
【对。我只想到“二项分布”时的“奇数次数6”和“偶数次数6”前面的系数有时是一样的,但是没有考虑到(1/6)与(5/6)的方幂还不是一样的。】
--- 跟您一样。我也总是将“二项分布”与“二项式系数”搞混。二项式系数的分布是左右对称的。但除p=0.5之外,二项分布是一种偏态分布。即不是对称的。
【但是,如果n趋向无穷大,“偶数次数的6”出现的概率却并非趋向1/2:因为有个C(n,0)的情况:即不出现“6”的情况。这种情况占的比例不少,此时的概率是(5/6)的n次幂。】
--- 明白了,原来,“一个6也不出现”=“出现了零个6”=“出现了偶数个6.”容我再想想。谢谢
【不是。实际结果你可以看到,如果n趋向无穷大,这个“奇数次数6”的概率确实像你前面所说的,趋向1/2。】
--- 你是对的。我突然想起了“伯努利二项分布”这回事儿。二项分布系数,总是中间占优。当偶数时,两个中间值占优并相等。不过这个连习题还是蛮有意思的。
但是,如果n趋向无穷大,“偶数次数的6”出现的概率却并非趋向1/2:因为有个C(n,0)的情况:即不出现“6”的情况。这种情况占的比例不少,此时的概率是(5/6)的n次幂。
【你我的说法似乎都有些问题。】
对。我只想到“二项分布”时的“奇数次数6”和“偶数次数6”前面的系数有时是一样的,但是没有考虑到(1/6)与(5/6)的方幂还不是一样的。
现在的问题,就是要利用一些技巧,除去“偶数次数6”出现的概率
【因为随着n增大,出现一个6的概率会越来越占优(more dominated)】
不是。实际结果你可以看到,如果n趋向无穷大,这个“奇数次数6”的概率确实像你前面所说的,趋向1/2。
但是,现在n不是趋向无穷大。
【当n充分大的时候,出现偶数个6的概率与出现奇数个6的概率应当相等。】
--- 显然我的这个说法是大有问题的。因为随着n增大,出现一个6的概率会越来越占优(more dominated), 基本上是赢者通吃。
考虑三个骰子掷出偶数个6的概率,也就是掷出两个6的概率:
p=(5x1x1+1x5x1+1x1x5)/(6x6x6) = 0.0694
远远小于奇数个6的概率(0.352)。所以,你我的说法似乎都有些问题。显然我的这个近似算法,也只有当n充分大时才有意义。
出现奇数次数的“6”的概率,与出现偶数次数的“6”的概率并不一定相同。
这是一个二项分布,与n有关。
当n是奇数时,这两个概率确实相同:此时这个“二项分布”的项数是偶数,故“偶数次数的6”与“奇数次数的6”出现的概率各占一半。
但是,当n是偶数时,这个“二项分布”的项数是奇数,去除两头相等的项,还有一个中间项要考虑!
而且这里没有说n是一个足够大的数。n可以是某一个正整数,但不是趋向于无穷大。
当n充分大的时候,出现偶数个6的概率与出现奇数个6的概率应当相等。这样以来,计算就比较容易了。
Pn=(至少出现一个6的概率)/2
= (1- 一个6也不出现的概率)/2
= (1-5^n/6^n)/2
= (1- (5/6)^n)/2
例如,
n=3,Pn=0.21(误差巨大)
n=10, Pn=0.419
n=100,Pn=0.49999
这表明,当n充分大时,一个6也不出现的概率接近于零。
难点在第2】部分。
[出现奇数个数的“6”]的意思,是指三个骰子出现一个6点和三个6点的情况吗?若如此的话,那么
P = 出现一个6点的概率 + 出现三个6点的概率
1 三个骰子掷出一个6点的概率 = 3X(第一个骰子是6,同时其余两个骰子都不是6的概率)
= 3x5x5/(6x6x6) = 0.347
2 三个骰子掷出三个6点的概率 = 1/(6X6X6) = 0.0046
所以,P=0.347+0.0046 = 0.352