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    March 01

    投掷色子比大小的问题

    我们都玩过色子比大小的游戏。
    如果使用一个色子的话,一般1,2,3点为小,4,5,6点为大。
    昨天晚上,有人告诉我,说他们玩10颗色子的,30点以下为小,30点以上为大,然后她发现
    开出大的几率要多出很多。我想当然的说,这怎么可能?我当时的理由如下:
    如果将每颗色子看成是独立的,那么出现1,2,3和出现4,5,6的几率应该是一样的,所以出现
    大于30和小于30的几率也应该是一样的。
     
    其实,这种想法前一半是对的,后一半是错误的。
    1,2,3出现的几率虽然和4,5,6的几率是一样的,但是,从这个前提,推不出大于30和小于30的几率
    是一致的,可以从简单的开始,我们先考察2个色子:
    按照惯例,我们将6及6以下称为小,7~12称为大,
    不妨设两个色子为A和B,A出现点数1记为A1,则出现小的组合可以记为:
    A1 B1, A1 B2, A1 B3, A1 B4, A1 B5,
    A2 B1, A2 B2, A2,B3, A2 B4,
    A3 B1, A3 B2, A3 B3,
    A4 B1, A4 B2,
    A5 B1,
    总共有1+2+3+4+5=15种,则出现大的几率=6x6-15=21种。
    所以说:当两个色子比大小的时候,把“小”的界限设为6是不合适的,因为出现“大”的次数要比出现小的次数多3次。
     
    如果我把小的界限设为7,如何?
    大家可以自己验证一下,把小的界限设为7的时候,出现“小”的几率为21次,则出现“大”的几率为15次,这样也是不合适
    的,因为出现“小”的几率就比出现“大”的几率多了3次。
    如此一来,两个色子比大小,不管把“小”设为什么整数,都是不合适的,因为满足此条件的整数不存在。
     
    随着色子数目的增加,将“小”的界限设为最大值的一半时,出现小的几率为:
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    色子数    小的几率
    1              0.5
    2              0.416667
    3              0.375
    4              0.335648
    5              0.305170 
    6              0.279385
    7              0.257169 
    8              0.237713        
    9              0.220442
    10            0.204968
    -----------------------------------------------
     
    最后,来讨论一下,即使不能做到完全公平,做到尽量公平,那么,界限应该如何来设置。
    还是求助于计算机,下面给出了1~7个色子的情况
    -----------------------------------------------
    色子数    建议“小”的界限       最好的比例
    1              3                           0.5 
    2              6或7                       0.416667
    3              10                          0.5
    4              13或14                    0.443673
    5              17                          0.5 
    6              20或21                    0.453575
    7              24                          0.5
    ------------------------------------------------
     
    从上面的演算中,我们又发现一个有趣的规律,当色子数为偶数的时候,找不到合适的“小”界限,
    使得出“大”和出“小”几率相等,而当色子数为奇数的时候,我们可以找到,而此数的值为:
    色子数为k=2n+1(n=0,1,2...),则“小”的界限为:3(2n+1)+n