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概率 - 隨機數

假設彩票有 1000 萬種可能的中獎組合,假設售出 1000 萬張彩票,那麼有人以 90% 的機率中獎的機率是多少?顯然,這個機率不會是 100%,因為有些彩票是重複的。我更感興趣的是解決問題的方法,而不是答案。

Scott 來自 New York, New York

讓我們試著重新表達這個問題。假設彩券有 1000 萬種組合,所有玩家隨機選擇號碼(允許重複),那麼彩券需要售出多少張彩券才能讓至少一人中獎的機率達到 90%?設中獎機率為 p,售出的彩券數量為 n。 1 人輸掉的機率是 1-p。 n 人全部輸掉的機率是 (1-p) n 。至少有一人中獎的機率是 1 - (1-p) n 。因此,我們需要將其設為 0.9,並解出 n。

.9 = 1 - (1-p) n
.1 = (1-p) n
ln(.1) = ln((1-p) n )
ln(.1) = n*ln(1-p)
n = ln(.1)/ln(1-p)
n = ln(.1)/ln(.9999999)
n = 23,025,850。

因此,彩票需要售出23,025,850張彩票,才能使至少一位中獎者的機率達到90%。如果你想知道,如果彩票恰好售出1000萬張彩票,那麼至少一位中獎者的機率將是63.2%,非常接近1-(1/e)。

這是我問您的第二個問題,這次的主題是州彩券。我相信您聽說過一群“投資者”,他們過去常常等到頭獎達到一定水平,然後購買所有可能的數字組合的彩票。這樣就能確保他們分得一杯羹。假設一張彩券的價格是1美元,那麼頭獎金額要達到多少才能獲利呢?

Ted

答案中的一個因素是售給其他玩家的彩票總數。如果不只一位玩家中了頭獎,獎金就必須由其他玩家分享。我們設可能的組合數為 n,售出的其他彩券總數為 t,小獎的報酬率為 r(在大獎賽中,r=0.179612),j 為頭獎金額。要讓這筆投資達到損益平衡,j*n/(n+t) + r*n - n=0。結果為 j=(1-r)*(n+t)。

我不同意你關於計算機隨機數產生的說法。雖然一個序列確實會出現並隨著時間而重複,但這並非不可避免。關鍵在於設定正確的種子。如果你使用的是基於 UNIX 的架構,一種方法是將種子設定為自 1970 年 1 月 1 日以來經過的秒數,這是一個系統內部不斷更新的變數。由於你使用的是 Visual C++ 和 J++,它們應該在每次運行時重置為某個隨機種子,但最好在程式運行過程中自行設定種子。我認為,每次「發」一副新牌時,將隨機種子設定為機器上的當前時間或類似時間是比較明智的做法。這樣,你雖然會使用相同的數字循環,但至少你會在過程中選擇適度「隨機」的點,以免形成一個完整的循環。

Joe B. 來自 Pittsburgh, Pennsylvania

使用 Visual C++ 時,種子顯然總是相同的。如果我給程式相同的輸入,那麼經過隨機模擬後,輸出也總是相同的。我的理解是,這正是微軟的意圖,讓實驗能完全重複。 Visual J++ 顯然會根據我的遊戲有所不同,否則每次都會以相同的順序出現相同的牌局。

後記:自從寫了這篇文章之後,我找到了一種調用隨機數的方法,雖然速度慢,但效果更好。點擊此處了解更多。

我相信我記得讀過,如果房間裡有二十個人,其中兩人生日相同的機率不到五成。這是真的嗎?

Ginny 來自 Seattle, Washington

20個不同的人擁有完全不同生日的概率(忽略閏日)計算如下:(364/365)*(363/365)*(362/365)...(346/365) = 58.8562%。因此,至少有一對生日相同的概率為41.1438%。此外,要使生日匹配的概率超過50%,最少需要23人。

我玩的是 webmillion.com,他們有 94 個號碼,其中 6 個號碼必須以任意順序命中。我想知道 94 個號碼中 6 個命中的機率是多少?自從這個網站成立以來,從來沒有人贏得 300 萬美元的獎金。

Sandee 來自 Norwood, USA

在 94 題中答對 6 題的機率是 combin(94,6) 中的 1,即 814,216,767 分之一。

很棒的網站,麥克!我經常聽到有人在賭博中使用“二項分佈”這個詞。你能解釋一下它是什麼意思嗎?提前謝謝了。

Dennis 來自 Toronto, Ontario

謝謝你的讚美。任何入門機率統計書籍都應該對二項分佈進行很好的闡述。簡而言之,二項分佈是在給定每個事件的特定機率和特定試驗次數的情況下,任意給定數量事件發生的機率。具體來說,若每次成功的機率為 p,成功次數為 s,試驗次數為 n,則 s 次成功的機率為 p· s * (1-p) ns * combin(n,s)。 combin 函數的解釋在我的詞彙表中。例如,假設你想知道在 100 次輪盤賭中,紅色數量恰好是 60 的機率。根據二項分佈,機率為 (18/38) 60 * (20/38) 40 * combin(100,60) = 0.003291。

Excel 也有一個二項分佈函數。它是 =BINOMDIST(x,n,p,0),其中:

x=陽性試驗次數。 n=試驗總次數。 p=任何給定試驗的成功機率。

在函數的第四位使用 0 表示 x 的準確獲勝機率。對於 x 或更少的獲勝機率,使用 1。

在上面的輪盤賭範例中,函數將是 =BINOMDIST(60,100,18/38,0)

你能解釋一下「數學平均律」是什麼意思嗎?謝謝,繼續努力。

Dennis 來自 Canada

我認為你提到的其實叫做「大數定律」。它指出,對於平均數為 x 的 n 個隨機變數的隨機樣本,當樣本規模趨於無窮大時,樣本平均值 x n收斂於 x。我們可以把賭注的結果看成一個隨機變數。這條定律告訴我們,隨著賭注數量的增加,平均結果會越來越接近賭場優勢。

我真的很想知道如何解讀像 12 比 1 或 3 比 2 這樣的賠率。哪一個賠率顯示獲勝的幾率最高? 12 比 1 還是 3 比 2?

Louis 來自 Montreal, Canada

我不喜歡用這種形式的機率,但它們通常用在這樣的句式中:「抽到同花大順的機率是649,739比1。」這表示有649,739種方法你抽不到同花大順,只有1種方法可以抽到。在你的例子中,12比1的機率是1/13,即7.69%,而3比2的機率是2/5,即40.00%,所以3比2的機率更高。

如果多項選擇題的可能答案是 a、b、c、d 和 e:在 100 次猜測中,至少有 25 次正確答案的機率是多少?

Daniel 來自 Portales, USA

在您的範例中,正確得出 x 的機率是 combin(100,x)*(1/5) x *(4/5) (100-x) 。要得到精確答案,您必須計算 x 從 0 到 24 的所有值,將它們相加,然後取與 1 的差。答案是 13.14%。

我的祖母出生於1912年10月28日,最近於2001年10月28日(她89歲生日)去世。我的表弟問我,這種情況發生的統計機率是多少。我知道一年中任何一天死亡的機率大約是1/365。但那一天剛好是某人生日的機率又是多少呢?

Loren 來自 Petersburg, Alaska

你應該在我還在社保局當精算師的時候就問我這個問題。我本來可以輕鬆地在全國範圍內查詢死亡記錄。我會說答案接近365分之一。這個數字可能略低一些,因為嬰兒出生後的死亡率異常高。 2000年出生的嬰兒,第一年內死亡的機率為男嬰0.71%,女嬰0.59%。換句話說,這些嬰兒不太可能在生日當天死亡,因為一旦過了第一個生日,孩子就過了危險期。另外,雖然我不知道這是否屬實,但《六尺之下》這首歌裡說,殯儀館的生意在一月份會好轉,顯然是因為人們試圖再撐一個聖誕假期,然後就放棄了。同樣的邏輯也適用於慶祝生日。例如喬治·伯恩斯,他在百歲生日後48天去世。

我在0.00的輪盤上連續玩了1000次相同的數字,結果中了6次。在這種情況下,中6次或更少的機率是多少?

Bill K.

您的數字剛好命中 x 次的機率是 combin(1000,x)*(1/38) x *(37/38) 1000-x 。下表顯示了從 0 到 6 的所有命中次數以及總數的機率。

1000次輪盤賭獲勝

數位可能性
0 0.00000000000262
1 0.00000000007078
2 0.00000000095556
3 0.00000000859146
4 0.00000005787627
5 0.00000031159330
6 0.00000139655555
全部的0.00000177564555

所以答案是 0.00000177564555,即 563175 中的 1。我希望這種情況不會發生在網路賭場。

你可能想知道,為什麼我沒有像上面拋硬幣問題那樣使用常態近似。這是因為它在非常高和非常低的機率下都不太有效。

簡單來說,假設桌上有 322 個杯子,其中一個杯子下面有一個球。如果我抽 75 次杯子,抽到球的機率是多少? (抽到杯子後杯子不會消失,322 個杯子都是隨機抽的。)起初我以為是 75/322,但我意識到這是不對的,因為抽 322 次並不意味著 100% 的機率抽到球,因為我可能抽一百萬次都抽不到球。

John 來自 Miami

如果你在選錯一次後移除了杯子,那麼你的答案就是正確的。由於你每次選錯後都會把杯子留在桌上,所以每次選錯的機率是 1/322,選錯的機率是 321/322。75 次選錯的機率是 (321/322) 75 = 79.193%。所以,75 次選錯至少一次的機率是 100% - 79.193% = 20.807%。

你能告訴我,在 34 次試驗中,有 18 次出現 19% 的機會的機率是多少嗎?

anonymous

那將是組合(34,18)*.19^18*(1-.19)^(34-18) = 0.000007880052468。

我獲勝的幾率更大:
A. 四分之一
B. 5次射擊,命中率為1/20

Mike 來自 Lansing

A 的機率顯然是 25%。五次射擊中零次的機率是 0.95 5 = 77.378%。因此,五次射擊中至少一次的機率是 100% - 77.378% = 22.622%。所以 A 的機率更高。

在 38 個數字的輪盤上......在擊中三個紅色、一個綠色,然後另一個紅色之後......接下來連續三次旋轉出現紅色 23 的幾率是多少?

Paul 來自 Raleigh

過去的旋轉結果無關緊要。連續三次出現紅色 23 的機率是 (1/38) 3 = 1/54,872。

我最近得到了一個嘉年華輪盤,是我叔祖父的,大概有一百年歷史了。我正在嘗試用它來開發一個遊戲。輪盤上的數字從1到60隨機排列,每隔十五個標記就會出現一個綠色的星星,黑色和紅色交替出現。您能幫我估算一下每次旋轉的賠率嗎?

Mike 來自 Olympia

因此,有30個黑色號碼、30個紅色號碼和4個綠色號碼。這樣,黑色中獎的機率為30/64,紅色中獎的機率為30/64,綠色中獎的機率為4/64。如果某個事件的機率為p,則公平賠率為(1-p)/p比1。因此,任何紅色號碼的公平賠率為(34/64)/(30/64) = 34比30 = 17比15。黑色號碼的公平賠率為(60/64)/(4/64) = 60比4 = 15比1。對於特定號碼,公平賠率為(63/64)/(1/64) = 63比1。

我建議紅黑投注賠率為1比1,綠色投注賠率為14比1,任何單一數字的賠率為60比1。賭場優勢的一個公式是(ta)/(t+1),其中t是真實賠率,a是實際賠率。在本例中,投注紅色或黑色的賭場優勢為(63-60)/(63+1) = 3/64 = 4.69%。投注綠色的賭場優勢為(15-14)/(15+1) = 1/16 = 6.25%。投注單一數字的賭場優勢為(63-60)/(63+1) = 3/64 = 4.69%。

一場考試包含10題選擇題,每題有5個可能的答案,其中1個正確。學生必須獲得60%或更高的答案率才能通過考試。如果學生隨機猜題,他通過考試的機率是多少?

Kirk 來自 Canton

恰好 6 個正確的機率是 combin(10,6)×0.2 6 ×0.8 4 = 0.00550502。

恰好 7 個正確的機率為組合(10,7)×0.2 7 ×0.8 3 = 0.00078643。

恰好 8 個正確的機率是 combin(10,8)×0.2 8 ×0.8 2 = 0.00007373。

恰好 9 個正確的機率是 combin(10,9)×0.2 9 ×0.8 1 = 0.00000410。

恰好 10 個正確的機率是 0.2 10 = 0.00000010。

將 6 到 10 個正確答案的機率相加,則至少 6 個正確答案的機率為 0.00636938。

如果我在獲勝機率為 1/1,000,000 的活動中旋轉 1,000,000 次,那麼我至少獲勝一次的機率是多少?

Ares75 來自 Petrovce

如果中獎機率為 1/n,且你玩了 n 次,當 n 趨近於無限大時,至少中獎一次的機率趨近於 1-(1/e),其中 e = 2.7182818……,即約 63.21%。精確答案可以表示為 1-(999,999/1,000,000) 1,000,000 = 0.63212074。我的估計是 1-(1/e) = 0.63212056,精確到小數點後六位。

在比賽中,如果參賽者的號碼是隨機分配的,並且對比賽成績沒有影響,那麼至少有一個人以與他的號碼相符的位置完成比賽的機率有多大?例如,冠軍胸前印有數字1,或獲得305名的人剛好是305號。

Stewart 來自 Glasgow

假設沒有跳過任何數字,只要參與者人數夠多,機率幾乎不受參與者人數的影響。參與者人數越多,至少配對一次的機率就越接近 1-(1/e) = 63.21%。

你好,在澳洲我們有樂透彩票,如果你從45個可能的號碼(1-45)中抽出6個號碼,就能獲得巨額現金獎勵。很多人買“Slik Pik”,裡面有12個遊戲,每個遊戲有6個號碼,據說是隨機的。我和朋友總是驚訝地發現,在這12個遊戲中,同一個號碼可能會出現6到7次。這肯定不是隨機的吧! ! !我的問題是,假設選擇是隨機的,那麼任何數字重複6次或7次的預期次數是多少?

Kevin 來自 Perth, Western Australia

在 12 場遊戲中,任意數字恰好出現 n 次的期望值(12,n)×(6/45) n ×(39/45) n-12 。下表顯示了 0 到 12 的期望出現次數。

預期重複次數

重複預期的
0 8.0804888027
1 14.9178254818
2 12.6227754077
3 6.4732181578
4 2.2407293623
5 0.5515641507
6 0.0989986937
7 0.0130547728
8 0.0012552666
9 0.0000858302
10 0.0000039614
11 0.0000001108
12 0.0000000014
全部的45


所以,回答你的問題:你會在每副牌中看到同一個數字剛好出現六次,大約是每副牌出現0.099次,或者說每10.1次出現一次。同一個數字剛好出現七次,每副牌中會出現0.0131次,或者說每76.6次出現一次。

我讀到過,連續兩個晚上抽到同一個三位數的機率是百萬分之一。但既然實際抽到的數字本身並沒有什麼意義,那麼這個機率真的就是千分之一嗎?

Jon 來自 Philadelphia

你說得對。連續兩個晚上選取相同數字序列的機率是千分之一。作者回答的問題是,1-9-6 連續兩次被抽中的機率是多少,這確實是百萬分之一。然而,正如你所指出的,關鍵問題是任何序列重複出現的機率是多少。這個問題的答案是 (1/10) 3 = 千分之一。

單位正方形內兩個隨機點之間的平均距離是多少?

anonymous

對於一個如此簡單的問題,解答起來卻相當複雜。按照我的方法,你需要知道這個積分

這是答案我的解決方案(PDF)