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赌博规则

题目一

甲、乙两人约定了一个赌博规则:有无穷多个盒子,编号为 \(n\) 的盒子中,有 \(n\) 个红球和 \(1\) 个白球(\(n = 1、2、3、\cdots 、\infty\))。

让甲拿一个均匀的铜板掷到出现正面为止,若到此时甲掷了 \(n\) 次,则甲在编号为 \(n\) 的盒子中抽出一个球,如抽到 红球 算甲胜,否则乙胜。

你认为这个规则对于谁更有利呢?

我个人感觉甲赢的概率更高,参考骏哥哥的想法就是一开始 \(n = 1\) 的时候,甲和乙赢的概率是五五开的,但随着 \(n\) 的越来越大,乙越来越不占优势,所以全概率甲赢的概率比乙赢的概率还要大。

设事件 \(A_n = \{投掷了 n 次后才出现正面\}\),则 \(A_1、A_2、\cdots 、A_{\infty}\) 构成完整的事件群。

\(A_n\) 发生的情况下,抽到红球的概率为:\(\frac{n}{1 + n}\);抽到白球的概率为:\(\frac{1}{1 + n}\)

所以投掷 \(n\) 次才出现正面,并且还抽到红球的概率为:\((\frac{1}{2})^n \times \frac{n}{1 + n}\)

又由于 \(n\) 的可能取值为:\(1、2、\cdots 、\infty\),所以甲赢的全概率为:

\(\sum_{n = 1}^{\infty}(\frac{1}{2})^n \times \frac{n}{1 + n}\)

如果你觉得甲赢的概率比较难算,那我们先尝试求出乙赢的概率,则「甲赢的概率 = 1 - 乙赢的概率」:

\(\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{2^n(n + 1)}\)

又因为 \(\frac{1}{2^n(n + 1)} \leq \frac{1}{2^n \times 2}\)

所以 \(\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{2^n(n + 1)} \leq \sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{2^n \times 2}\)

根据等比公式 \(a_1\frac{1 - q^n}{1 - q}\) 可求得:\(\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{2^n \times 2} \rightarrow \frac{1}{2}\)

所以:\(\sum_{n = 1}^{\infty}\frac{1}{2^n(n + 1)} \leq \frac{1}{2}\)

我们求得乙赢的概率确实小于 \(\frac{1}{2}\),所以甲更有可能赢得该比赛。


稍微改一下上题:

题目一

甲、乙两人约定了一个赌博规则:有无穷多个盒子,编号为 \(n\) 的盒子中,有 \(n\) 个红球和 \(1\) 个白球(\(n = 1、2、3、\cdots 、\infty\))。

让甲拿一个均匀的铜板掷到出现正面为止,若到此时甲掷了 \(n\) 次,则甲在编号为 \(n\) 的盒子中抽出一个球,如抽到 白球 算甲胜,否则乙胜。

你认为这个规则对于谁更有利呢?

乙赢的概率更大,例如在 \(n = 1\) 的条件下,甲赢的概率和乙赢的概率都是 \(\frac{1}{2}\),但是若 \(n > 1\),在已知投掷出 \(n\) 个的情况下,甲赢的机会越来越小,都会小于 \(\frac{1}{2}\),则全概率甲赢的概率会小于乙赢的概率。

在投掷 \(n\) 次才出现正面的基础上,甲赢的概率为:\(\frac{1}{n + 1}\),乙赢的概率为:\(\frac{n}{n + 1}\)

投掷出 \(n\) 次才出现正面且甲赢的概率为:\(\frac{1}{2^n(n + 1)}\),等等,卧槽这和上面那题一样的基本上,丢!按照上面那条的分析思路取做就行了,只不过甲乙赢的规则正好颠倒。