一个掷硬币的游戏

这个谜题涉及一个特殊的掷硬币游戏。问题是:

我掷硬币。如果是正面,我赢了比赛。如果是反面,那么我必须再翻一次,现在需要连续两个正面才能赢。如果在第二次投掷时,我得到了另一个反面而不是正面,那么我现在需要连续三个正面才能赢。相反,如果我在第二次掷骰子时得到一个正面(在第一次掷骰时翻转了一个反面),那么我仍然需要获得第二个正面才能连续两个正面并获胜,但是如果我的下一次掷骰儿是反面(这样就可以翻转反面-正面-反面)的话,我现在需要连续翻转三个正面才能获胜,依此类推。你抛的反面越多,要赢得这场比赛,你需要的人头越多。

我可能会翻转无数次,总是需要连续翻转N个头部才能获胜,其中N是T+1,T是累计抛出的尾部数。当我连续翻转所需数量的头部时,我赢了。

我赢得这场比赛的机会有多大?(计算机程序可以精确计算概率,但对于获胜概率,有没有更优雅的数学表达式?)

这是我的解决方案:
[显示解决方案]

关于“掷硬币游戏”的五点思考

  1. 非常优雅!我相信我不是唯一一个试图通过计算N次翻转后赢得比赛的概率P(N),然后将P(N)从N=1求和到无穷大来解决这个问题的人。但我无法得出P(N)的解析表达式。我真希望我考虑过你的方法。

    1. 我用你的方法解决了这个问题,但N=到目前为止翻转的尾巴数。然后
      P(N)=2^(-N-1)乘积{k=0}^{N-1}[1-2^(-k-1)]。
      乘积中的第k个因子是在第k个尾数之后和第(k+1)个之前不获胜的概率,而前因子是第N个尾数后面和第(N+1)个前面获胜的概率。数值上,和{N=0}^无穷大P(N)等于劳伦特数。我认为这可以通过分析来显示,但我还没有这样做。

      1. 对,我的错误是,我将N设置为翻转次数,而不是目前为止的尾部次数。

  2. 这实际上是一个非常标准的重复事件链。该可数状态马尔可夫链的(行随机)转移矩阵为:

    $P=\开始{bmatrix}
    p&(1-p)&0&0&0&0点\\
    p^2&0&(1-p^2)&0&0&\点\\
    p^3&0&0&(1-p^3)&0&0点\\
    p^4&0&0&0(1-p^4)&0&\点\\
    p^5&0&0&0&0&(1-p^5)&\点\\
    \vdots&\ vdots&\ vdots&\ vdot&\ vdotes&\ vdots&\ddots
    \结束{bmatrix}$

    很快,如果我们从左上角开始(状态1),避免返回状态1(即避免更新)的唯一方法是点击对角线上方的每一项。

    有一个标准的分析事实,$(1-p)(1-p^2)(1-p ^3)(1-p24)…$收敛当且仅当$p+p^2+p^3+p^4+…$收敛,这当然适用于任何$p\in(0,1)$-它等于$\frac{p}{1-p}$,因此链是暂时的。

    遗憾的是,我们无法获得封闭形式的$\sum_{k=1}^\infty\log(1-p^k)$。

  3. “很明显,$\lim_{t\rightarrow\infty}P(t)=1$,因为随着翻转尾巴数量的增加,我们获胜的可能性越来越小。”我们能更精确地计算一下吗?

留下回复

您的电子邮件地址将不会被发布。 已标记必填字段*