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投币


一枚理想化的硬币由一个零厚度的圆盘组成,当抛向空中并让其落下时,圆盘的两面朝上(“头部”)H或“尾部”T),概率相等。因此,硬币是双面的死亡。尽管双方和非零实际硬币的厚度及其分布掷骰子很好地近似于p=1/2 伯努利分布.

令人惊讶的是,纺纱一便士而不是扔它只会导致大约30%的时间(Paulos 1995)。

迪亚科尼斯等。(2007)提出,抛硬币会引起轻微的摆动,这会导致硬币在空中停留更长的时间(着陆前)最初的顶面朝上。因此,引入了“同侧偏差”因此,硬币最初面朝上降落的可能性稍高着陆后在头顶抛投之前。迪亚科尼斯等。(2007)估计“相同以51%(而不是50%)的公平掷币概率为基础基于“适度”数量的经验观察。这个预测已经巴托什实验证实等。(2013),共收集在350757枚硬币中,发现初始面朝上的概率着陆时为50.8%,95%置信区间50.6%-50.9%。数据也显示没有头尾偏差的痕迹,有175420个从350757次投掷中获得头部,头部概率为50.0%,95%置信区间49.8%-50.2%(巴托什等。2013).

抛硬币有一些相当违反直觉的特性。例如,对于一个公平的抛硬币,三倍的可能性是TTH公司将遇到之前THT(泰铢)比之后的情况要严重得多,而且可能性是之前的三倍THH(THH)将在之前HHT公司此外,发生这种情况的可能性是HTT公司将是第一个属于HTT公司,第三次、和TTT公司比其他任何一个都发生(霍斯伯格1979). 还有字符串S公司属于H(H)s和具有属性的预期等待时间W(S_1)查看字符串S_1号机组小于预期等待时间W(S_2)来看看S_2号机组,但看到的可能性S_1号机组在看到之前S_2号机组小于1/2(Gardner 1988,Berlekamp等。2001).示例包括

1THTH(THTH)高温高湿,为此W(THTH)=20W(高h)=18但其概率为THTH(THTH)发生之前高温高湿是9/14(加德纳1988年,第64页),

2W(TTHH)=W(THHH)=16,W(HHH)=14但其概率为TTHH时间发生之前HHH(小时)是7/12,其概率为THHH公司发生之前HHH(小时)是7/8(Penney 1969;Gardner 1988,第66页)。

投币边缘概率

有限厚度硬币落地的概率在边缘已经是由Hernández-Navarro和Piñero(2022)计算为

 P_c=(theta_c-sintheta_c)/(pi/2-(sintheta_c+costheta-c)),

哪里

 θc=tan^(-1)(h/(2r))

是圆柱半径的临界角第页和厚度小时包括硬币。值得注意的是,这个表达式是独立的恢复系数。计算出美国硬币落在边缘的概率下表总结了使用该公式的情况。

硬币直径(mm)厚度(mm)抄送(_c)
便士19.051.521/5900
21.211.951/3800
一角硬币17.911.351/7000
季度24.261.751/8100

研究两次或两次以上相同的抛掷是很成熟的,但考虑到抛掷的简单性,详细的处理令人惊讶地复杂基础流程。例如,没有两条连续尾巴的概率发生在n个掷骰子是由F_(n+2)/2^n,哪里F_ k(_k)是一个斐波那契数类似地,概率那不是k个连续尾部将出现在n个掷骰子是由F_(n+2)^((k))/2^n,其中F_l^((k))是一个斐波那契k个-步骤号.

反复投掷一枚硬币,记录正面和反面的顺序,并考虑所需的投掷次数,以便长度n个作为抛掷的后续发生。最小投掷次数为2^n+n-1(哈维尔2003年,第116页),给出了前几个术语如2、5、10、19、36、69、134。。。(组织环境信息系统A052944号).的最小序列n=1是HT和TH,用于n=2是HHTTH、HTTHH、THHTT和TTHHT。不同最小抛掷序列的数量对于n=1, 2, ... 是2、4、16、256。。。(组织环境信息系统A001146号),看起来很简单2(2(n-1)).

据推测n个变大时,获得所有长度子序列所需的平均抛掷次数n个2^n(伽马+nln2),其中伽马射线尤勒·马切罗尼常数(哈维尔2003年,第116页)。


另请参见

伯努利分布,伯努利审判,,硬币,骰子,赌徒的毁灭,,运行,圣彼得堡悖论

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参考文献

巴托什,F。等。2023年10月10日,《公平硬币倾向于同一方向:350757次翻转的证据》。https://arxiv.org/abs/2310.04153.贝莱坎普,埃及共和国。;康威,J.H;和盖伊·R·K。获胜数学游戏的方法,第1卷:添加游戏,第2版。韦尔斯利,马萨诸塞州:A K Peters,第777页,2001年。Diaconis,P。;霍姆斯,S。;蒙哥马利,R.“投币中的动态偏差”SIAM审查 49, 211-235,2007Ford,J.“抛硬币有多随机?”今日物理学 36,40-47, 1983.Gardner,M.“非传递性悖论”时间旅行和其他数学困惑。纽约:W.H。弗里曼,第64-66页,1988年。哈维尔,J。伽马射线:探索欧拉常数。新泽西州普林斯顿:普林斯顿大学出版社,2003年。埃尔南德斯·纳瓦罗,L.Piñero,J.“弹跳物体的精确面识别概率:抛硬币中的边缘概率和三面骰子问题。物理学。版本E 105,L022201-1-2022。Honsberger,R.“一些惊喜在概率中。“第5章英寸数学李子(编辑R.Honsberger)。华盛顿特区:数学。美国协会。,第100-103页,1979J.B.凯勒。“头部的概率。”阿默尔。数学。每月 93, 191-197, 1986.J.A.保罗。A类数学家阅读报纸。纽约:BasicBooks,第75页,1995年。佩妮,W.“问题95。彭妮-安特。J.重建。数学。 2, 241, 1969.彼得森,一、。岛屿真相:数学之谜巡游。纽约:W.H。弗里曼,第238-239页,1990新泽西州斯隆。答:。序列A000225美元/M2655,A001146号/M1297中,A050227号,A052944号在线百科全书整数序列的。钱币翻转组合数学科尔。数学。J。,17, 407-412, 1986.美国造币厂。“硬币规格。”https://www.usmint.gov/learn/coin-and-medal-programs/coin-specifications网站.惠塔克,E.T.公司。和Robinson,G.“抛硬币的频率分布”§90英寸这个观察演算:数值数学论文,第4版。新建约克:多佛,第176-177页,1967年。

参考Wolfram | Alpha

投币

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。《抛硬币》摘自数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/CoinTossing.html

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