Спросите Волшебника #120
В следующей таблице показана вероятность выпадения от 0 до 4 тузов в совершенно случайной раздаче.
Вероятности выпадения туза — случайная рука
| Тузы | Формула | Комбинации | Вероятность |
|---|---|---|---|
| 0 | комбин(48,5) | 1712304 | 0.658842 |
| 1 | combin(4,1)×combin(48,4) | 778320 | 0.299474 |
| 2 | combin(4,2)×combin(48,3) | 103776 | 0.03993 |
| 3 | combin(4,3)×combin(48,2) | 4512 | 0.001736 |
| 4 | combin(4,4)×combin(48,1) | 48 | 0.000018 |
| Общий | 2598960 | 1 |
Рассмотрим сумму вероятностей выпадения от 1 до 4 тузов: вероятность выпадения хотя бы одного туза составляет 0,341158. Вероятность выпадения двух или более тузов равна 0,041684.
Вероятность наличия хотя бы одного дополнительного туза при условии наличия хотя бы одного, может быть переформулирована согласно теореме Байеса как вероятность (два дополнительных туза при условии наличия хотя бы одного туза) = вероятность (два или более туза) / вероятность (наличие хотя бы одного туза) = 0,041684 / 0,341158 = 0,122185.
Для тех, кто подзабыл теорему Байеса, она гласит, что вероятность события А при условии события В равна вероятности событий А и В, деленной на вероятность события В, или Pr(A при условии события В) = Pr(A и B)/Pr(B).
В следующей таблице показаны комбинации и вероятность выпадения каждого числа других тузов при условии, что туз пик был удален из колоды.
Вероятность выпадения туза — рука без туза
| Тузы | Формула | Комбинации | Вероятность |
|---|---|---|---|
| 0 | combin(3,0)×combin(48,4) | 194580 | 0.778631 |
| 1 | combin(3,1)×combin(48,3) | 51888 | 0.207635 |
| 2 | combin(3,2)×combin(48,2) | 3384 | 0.013541 |
| 3 | combin(3,3)×combin(48,1) | 48 | 0.000192 |
| Общий | 249900 | 1 |
Это показывает, что вероятность появления хотя бы еще одного туза составляет 0,221369.
Для интереса решим ту же задачу, используя теорему Байеса. Предположим, что случайные руки раздаются до тех пор, пока не окажется одна, содержащая туз пик. Вероятность наличия хотя бы одного дополнительного туза при условии, что рука содержит туз пик, можно переписать как вероятность (по крайней мере два туза при условии, что в руке есть туз пик). Согласно теореме Байеса, это равно Вероятность (рука содержит туз пик и хотя бы один дополнительный туз) / Pr(рука содержит туз пик). Мы можем разложить числитель как Вероятность (2 туза, включая туз пик) + Вероятность (3 туза, включая туз пик) + Вероятность (4 туза). Используя первую таблицу, это равно 0,039930 × (2/4) + 0,001736 × (3/4) + 0,000018 = 0,021285. Вероятность выпадения туза пик составляет 5/52 = 0,096154. Следовательно, вероятность выпадения как минимум двух тузов при наличии тузов пик равна 0,021285/0,096154 = 0,221369.
Таким образом, вероятность выпадения двух или более тузов при наличии хотя бы одного туза составляет 12,22%, а при наличии туза пик — 22,14%.
В качестве другого примера предположим, что вы зашли в Jiffy Lube, и вам предложили два варианта по одной и той же цене. Вариант А: они проверят четыре детали и заменят только первую обнаруженную неисправную. Вариант Б: они проверят только одну проблему и устранят её, если она будет обнаружена. Разве вы не предпочли бы вариант А? Ваша машина приехала с тем же количеством ожидаемых неисправных деталей, но вероятность обнаружения проблемы выше по варианту А, и, следовательно, вы уедете с небольшим количеством ожидаемых неисправных деталей. Аналогично, проверка на любой туз, вероятно, выявит единственный туз, в то время как проверка на туз пик не проверяет остальные три масти, что делает их более вероятными тузами.
Ожидаемое количество побед = 2391/2 = 1195,5
Фактическое количество побед, превышающее ожидания = 107,5
Стандартное отклонение = sqrt(2391*(1/2)*(1/2)) = 24,45
Стандартное отклонение от ожидаемого значения = (107,5 + 0,5)/24,45 = 4,4174
Вероятность отклонения на 4,4174 стандартных отклонения или более = normsdist(-4,4174) = 0,000005 = 1 к 200 000