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【機率】棋盤遊戲、骰子、前進到某格的機率

靜~靜 | 2022-08-03 19:00:04 | 巴幣 2 | 人氣 303

你正位於新手村,使用一顆骰子決定前進幾格
前方連續9格都是魔物,如圖所示
運氣好,頂多碰到魔物一次就能通過
運氣差,會碰到魔物三次以上
試問,最容易碰到哪隻魔物?機率是多少?


距離1格:1/6機率擲出1點
機率:1/6(16.67%)
距離2格:1/6機率擲出2點,1/36機率連擲2次1點
機率:1/6+1/36= 7/36(19.44%)
距離3格:1/6機率擲出3點,1/36機率先1點再2點,1/36機率先2點再1點,1/216機率連擲3次1點
1/6【3】,1/36【2, 1】*2,1/216【1, 1, 1】
機率:1/6+2/36+1/216= 49/216(22.69%)

用整數分割計算,距離越遠越複雜,例如距離7格:
1/6²【6, 1】*2、【5, 2】*2、【4, 3】*2
1/6³【5, 1, 1】*3、【4, 2, 1】*6、【3, 3, 1】*3、【3, 2, 2】*3
1/6⁴【4, 1, 1, 1】*4、【3, 2, 1, 1】*12、【2, 2, 2, 1】*4
1/6⁵【3, 1, 1, 1, 1】*5、【2, 2, 1, 1, 1】*10
1/6⁶【2, 1, 1, 1, 1, 1】*6
1/6⁷【1, 1, 1, 1, 1, 1, 1】
機率:6/36+15/216+20/1296+15/7776+6/46656+1/279936= 70993/279936(25.36%)

或許您已經注意到了,分子部分同「巴斯卡三角形」
但嚴格來講,只有前6格,超過點數最大值會失真
例:距離7格「1/6¹」的分子並不是1,而是0
例:距離8格「1/6²」的分子並不是7,而是5

基本上這還只是點數機率都相同的情況,如果是點數機率不均等的情況,不翻桌才怪
所以要換位思考,用一種較為簡便的方式計算



題一、使用一顆骰子玩大富翁,繞完一周後剛好在起點上的機率是多少?
(1) 1/3
(2) 1/4
(3) 1/5
(4) 1/6
(5) 2/7


ANS:
一顆骰子的期望值:(1+2+3+4+5+6)/6= 3.5
每擲一次骰子,平均前進3.5格
換言之,每格被踩到的機率為 1/3.5(28.57%)


題二、使用一顆骰子玩大富翁,即將繞完一周前
距離起點多少格的時候,後續剛好能在起點上的機率最大?(只要不超過起點都還有機會)
(1) 4格
(2) 5格
(3) 6格
(4) 8格
(5) 9格


ANS:
距離1格:5/6機率會擲超過
1/6機率擲出1點
機率:1/6(16.67%)

距離2格:4/6機率會擲超過
1/6機率擲出2點
1/6機率擲出1點,後續重復「距離1格」:1/6*1/6
機率:1/6+(1/6)/6= 7/36(19.44%)

距離3格:3/6機率會擲超過
1/6機率擲出3點
1/6機率擲出2點,後續重復「距離1格」:1/6*1/6
1/6機率擲出1點,後續重復「距離2格」:1/6*7/36
機率:1/6+(1/6+7/36)/6= 49/216(22.69%)

距離4格:有2/6機率會擲超過
1/6機率擲出4點
1/6機率擲出3點,後續重復「距離1格」:1/6*1/6
1/6機率擲出2點,後續重復「距離2格」:1/6*7/36
1/6機率擲出1點,後續重復「距離3格」:1/6*49/216
機率:1/6+(1/6+7/36+49/216)/6= 343/1296(26.47%)

距離5格:1/6機率會擲超過
1/6機率擲出5點
1/6機率4點,重復「距離1格」:1/6*1/6
1/6機率3點,重復「距離2格」:1/6*7/36
1/6機率2點,重復「距離3格」:1/6*49/216
1/6機率1點,重復「距離4格」:1/6*343/1296
機率:1/6+(1/6+7/36+49/216+343/1296)/6= 2401/7776(30.88%)

距離6格:
1/6機率擲出6點
1/6機率5點,重復「距離1格」:1/6*1/6
1/6機率4點,重復「距離2格」:1/6*7/36
1/6機率3點,重復「距離3格」:1/6*49/216
1/6機率2點,重復「距離4格」:1/6*343/1296
1/6機率1點,重復「距離5格」:1/6*2401/7776
機率:1/6+(1/6+7/36+49/216+343/1296+2401/7776)/6= 16807/46656(36.02%)

距離7格:
1/6機率6點,重復「距離1格」:1/6*1/6
1/6機率5點,重復「距離2格」:1/6*7/36
1/6機率4點,重復「距離3格」:1/6*49/216
1/6機率3點,重復「距離4格」:1/6*343/1296
1/6機率2點,重復「距離5格」:1/6*2401/7776
1/6機率1點,重復「距離6格」:1/6*16807/46656
機率:(1/6+7/36+49/216+343/1296+2401/7776+16807/46656)/6= 70993/279936(25.36%)

距離8格:
1/6機率6點,重復「距離2格」:1/6*7/36
1/6機率5點,重復「距離3格」:1/6*49/216
1/6機率4點,重復「距離4格」:1/6*343/1296
1/6機率3點,重復「距離5格」:1/6*2401/7776
1/6機率2點,重復「距離6格」:1/6*16807/46656
1/6機率1點,重復「距離7格」:1/6*70993/279936
機率:(7/36+49/216+343/1296+2401/7776+16807/46656+70993/279936)/6= 450295/1679616(26.81%)

距離9格……反正從距離7格開始,就是將該格前面6格機率加總再除6,可用Excel輕鬆完成
A7儲存格輸入「=SUM(A1:A6)/6」
複製A7儲存格,拉框A8~A60貼上,可求得下表數值
1 16.666667 11 29.339312 21 28.596798 31 28.570747
2 19.444444 12 29.083021 22 28.594366 32 28.572540
3 22.685185 13 27.926319 23 28.575570 33 28.572168
4 26.466049 14 28.353966 24 28.559799 34 28.572540
5 30.877058 15 28.611393 25 28.559987 35 28.571019
6 36.023234 16 28.707143 26 28.574771 36 28.571173
7 25.360440 17 28.670192 27 28.576882 37 28.571505
8 26.809402 18 28.558673 28 28.573563 38 28.571632
9 28.036895 19 28.471281 29 28.570095
10 28.928846 20 28.562108 30 28.569183 60 28.571429
(單位:%)

回到主題,套用題二的答案即可
最容易遇到距離6格的蜂蜜熊,機率:16807/46656(36.02%)



如果使用兩顆骰子,最容易碰到哪隻魔物?機率是多少?


ANS:
距離1格,機率:0
距離2格,機率:1/36(2.78%)
距離3格,機率:2/36(5.56%)
距離4格,機率:109/1296(8.41%)
距離5格,機率:148/1296(11.42%)
距離6格,機率:6841/46656(14.66%)
距離7格,機率:8502/46656(18.22%)
距離8格,機率:279397/1679616(16.63%)
距離9格,機率:261224/1679616(15.55%)
距離10格,機率:8935921/60466176(14.78%)
距離11格,機率:8542378/60466176(14.13%)
距離12格,機率:292122973/2176782336(13.42%)

距離7格:15/36機率會擲超過
6/36機率擲出7點
5/36機率擲出6點,重復「距離1格」:5/36*0
4/36機率擲出5點,重復「距離2格」:4/36*1/36
3/36機率擲出4點,重復「距離3格」:3/36*2/36
2/36機率擲出3點,重復「距離4格」:2/36*109/1296
1/36機率擲出2點,重復「距離5格」:1/36*148/1296
機率:6/36+(10/36+366/1296)/36= 8502/46656

兩顆骰子的期望值為7,距離越遠,越無限趨近於1/7
1 0 11 14.127531 21 14.074487 31 14.265180
2 2.777778 12 13.419944 22 14.155829 32 14.283609
3 5.555556 13 12.470358 23 14.250305 33 14.297143
4 8.410494 14 13.856734 24 14.324317 34 14.300287
5 11.419753 15 14.577135 25 14.364991 35 14.295936
6 14.662637 16 14.835463 26 14.367048 36 14.288902
7 18.222737 17 14.788998 27 14.320719 37 14.282996
8 16.634576 18 14.567234 28 14.276361 38 14.280153
9 15.552602 19 14.288627 29 14.252805
10 14.778380 20 14.076409 30 14.251476 80 14.285714
(單位:%)
B13儲存格輸入「=(B1+B11+(B2+B10)*2+(B3+B9)*3+(B4+B8)*4+(B5+B7)*5+B6*6)/36」
複製B13儲存格,拉框B13~B80貼上,可求得上表數值
距離13格:
1/36機率12點,重復「距離1格」:1/36*0
2/36機率11點,重復「距離2格」:2/36*1/36
3/36機率10點,重復「距離3格」:3/36*2/36
4/36機率9點,重復「距離4格」:4/36*109/1296
5/36機率8點,重復「距離5格」:5/36*148/1296
6/36機率7點,重復「距離6格」:6/36*6841/46656
5/36機率6點,重復「距離7格」:5/36*8502/46656
4/36機率5點,重復「距離8格」:4/36*279397/1679616
3/36機率4點,重復「距離9格」:3/36*261224/1679616
2/36機率3點,重復「距離10格」:2/36*8935921/60466176
1/36機率2點,重復「距離11格」:1/36*8542378/60466176

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