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關於擲骰子的概率問題

1.得到期望是N的方法:

首先,分別構造如下隨機變量:

A:擲壹粒骰子,計點數為A,則E(A)=3.5

B:擲壹粒骰子,忽略結果中的4、5、6,計其點數(若為4、5、6則作廢重擲,下

同),則E(B)=2

C:擲壹粒骰子,忽略結果中的1、2、3,計其點數,則E(C)=5

D:擲壹粒骰子,忽略結果中的6,計其點數,則E(D)=3

E:擲壹粒骰子,忽略結果中的1,計其點數,則E(E)=4

然後,開始求解:

i)首先來討論N為1到6的情況

當N=2、3、4、5時,直接取隨機數B、D、E、C即可。

當N=1時,只要構造隨機數E-D即可。

//證明:E(E-D)=E(E)-E(D)=1。

/*說明:其實可以擲壹粒骰子,只取結果1,則期望也為1,但這樣得出的結果是

個常數,方差為零,無意義。

而E-D就是指:分別擲兩次骰子,第壹次忽略結果中的6,第二次忽略結果中的1

,將兩次記得的點數相減得到的隨機數。*/

同理,當N=6時,構造隨機數2D

ii)再來討論所有的整數集合N*

對於給定的整數N=N0屬於N*,除以7,得商p和余數q,則q在1至6之間。

現構造隨機數:2p*A+T,其中T是期望為q所對應的隨機數。則E(2p*A+T)=2p*E

(A)+E(T)=7p+q=N0,即所求期望。

/*舉例:N=134,得134=19*7+1

則構造的隨機數為:38*A+E-D,即先擲38次骰子,記和;然後擲兩次,第壹次忽

略結果中的1,第二次忽略結果中的6,將兩次記得的點數相減記差,將和與差相

加即可。(證略)*/

2.關於參考問題的求解(請先閱讀相關教材的內容)

1)分別記四個骰子的值為W、X、Y、Z,並記M=min(W,X,Y,Z),則W、X、Y、Z、M

均為隨機數。

所求結果是A=(W+X+Y+Z-M)/3,是壹個隨機數,現求其期望。

易知E(W)=E(X)=E(Y)=E(Z)=3.5,而W的分布函數為

FW(w)={

0,w<1

1/6,1<=w<2

2/6,2<=w<3

3/6,3<=w<4

4/6,4<=w<5

5/6,5<=w<6

1,w>=6

}

由相關性質,FM(m)=1-[1-FW(m)]^4

得FM(m)={

0,m<1

671/1296,1<=m<2

65/81,2<=m<3

15/16,3<=m<4

80/81,4<=m<5

1295/1296,5<=m<6

1,w>=6

}

於是,得到M的分布律為:

1:671/1296

2:41/144

3:175/1296

4:65/1296

5:5/432

6:1/1296

進而算出M的期望E(M)=1+979/1296

最後,E(A)=[E(W)+E(X)+E(Y)+E(Z)-E(M)]/3=4+317/3888

2)

//略解

思路相同,記六個骰子的分別為U、V、W、X、Y、Z,並記N為表示其中最小的三

個數之和,則結果B=(U+V+W+X+Y+Z-N)/3,為壹隨機數,下面求其期望。

對於任意給定的壹組U、V、W、X、Y、Z的值,構造如下六個隨機數

M1:在這六個數中任取四個,取最小值;N1:將所有這樣得到的M1相加(不重復取)

M2:在這六個數中任取五個,取最小值;N2:將所有這樣得到的M2相加(不重復取)

M3:在這六個數中任取六個,取最小值;N3:將所有這樣得到的M3相加(不重復取)

現說明兩點:

i)M1***有C(6,4)=15種,M2***有C(6,5)=6種,M3***有C(6,6)=1種,

盡管每種M1之間不壹定獨立,但和的期望仍等於期望的和。

所以E(N1)=15E(M1),E(N2)=6E(M2),E(N3)=E(M3)。

ii)不妨設給定的這六個隨機數數從U到Z依次遞增,現在算壹下在N1、N2、N3中

各個數分別加了幾次?(證略)

xx U V W X Y Z

N1 10 4 1 0 0 0

N2 5 1 0 0 0 0

N3 1 0 0 0 0 0

於是,構造隨機數:N=N1-3*N2+6N3(系數由待定系數法求得)

於是在N中,這六個數分別出現了如下次數:

N 1 1 1 0 0 0

也就是說,N就是最小的三個數之和了。

於是,E(B)=[E(U)+E(V)+E(W)+E(X)+E(Y)+E(Z)-E(N)]/3=[E(U)+E(V)+E(W)+E

(X)+E(Y)+E(Z)-E(N1)+3E(N2)-6E(N3)]/3 ............*

E(N1)=15E(M1)=15*(1+979/1296)

另外,可以根據1)的方法分別求出M2、M3的分布函數、分布律和期望。

現只簡單地給出M的分布律和N的期望。

M2:

1:4651/7776

2:2101/7776

3:781/7776

4:211/7776

5:31/7776

6:1/7776

E(N2)=6E(M2)=32106/7776

M3:

1:31031/46656

2:11529/46656

3:3367/46656

4:664/46656

5:63/46656

6:1/46656

E(N3)=E(M3)=67171/46656

將各值帶入*式,即得B的期望為221986/46656

做完了#