题目: 一个骰子,6面,1个面是 1, 2个面是2, 3个面是3, 问平均掷多少次能使1、2、3都至少出现一次。
方法: 面对面试概率题几乎屡试不爽的分叉树递归列方程法。
这是一个求数学期望的问题,最终是求1,2,3出现至少一次的最短长度的期望。
这样分叉树的每个节点是一个期望状态,而每个分叉是一次投掷结果。将后续期望出现1、2、3各至少一次的情形记作L123(即题目所求),将后续期望出现1、2各至少一次(3无关)情形记作L12,而1至少一次(2,3无关)情形L1,其余数值符号类推,则树结构如下(列出4级结构已经足够):
| 第一级(树根) | 第二级 | 第三级 | 第四级别 |
| L123 | 掷1->L23 | 掷1->L23 | 同状态 |
| 掷2->L3 | 根据投掷结果,或继续期待L3,或已经达到目标 | ||
| 掷3->L2 | 根据投掷结果,或继续期待L2,或已经达到目标 | ||
| 掷2->L13 | 掷1->L3 | 根据投掷结果,或继续期待L3,或已经达到目标 | |
| 掷2->L13 | 同状态 | ||
| 掷3->L1 | 根据投掷结果,或继续期待L1,或已经达到目标 | ||
| 掷3->L12 | 掷1->L2 | 根据投掷结果,或继续期待L2,或已经达到目标 | |
| 掷2->L1 | 根据投掷结果,或继续期待L1,或已经达到目标 | ||
| 掷3->L12 | 同状态 |
接下来,就是要排出方程,因为一共7个未知数,如果排出7个线性方程就能解决问题。
这方程组里的未知数对应上述的状态,而其数值则是一个对长度(投掷次数)的数学期望。
根据这个树状结构和其中的递归关系,这个方程组就是:
L123 = p1 (L23+ 1) + p2 (L13+1) + p3 (L12 + 1) = p1 L23 +p2 L13+ p3 L12 + 1
(以这个L123为例,解释,投掷1的概率是p1而由此得到的结果是需要期待后续2和3各至少出现一次,于是长度期望是L23+ 1,加1是因为投掷了一次,亦即即增进一级)
L23 = p1 L23 +p2 L3+ p3 L2 + 1
L13 = p1 L3 +p2 L13+ p3 L1 + 1
L12 = p1 L2 +p2 L1+ p3 L12 + 1
L1 =p2 L1+ p3 L1 + 1
(这里实际上是 L1 =p1 ·1 + p2 (L1+1) + p3 (L1 +1) =p2 L1+ p3 L1 + 1,因为对L1情形,如果投了1就目的达到终止了)
L2 = p1 L2 + p3 L2 + 1
L3 =p1 L3 +p2 L3+ 1
其中 p1,p2 和 p3分别是掷出1,2和3的概率,即1/6,1/3,1/2。
于是求解这个方程,得到:
L1 = 6, L2 = 3, L3 = 2
L12 = 7, L13 = 13/2, L23 = 19/5
L123 = 219/30 = 7.3
故以上如果没有计算错误,该题结果是,平均掷7.3次可出现这些面值各至少一次。
从棋盘原点开始扔骰子,到达某一个终点的概率
棋盘上共有2020个格子,从1开始顺序编号。棋子初始放在第1格,通过扔骰子决定前进格子数,扔出x点就前进x格。骰子有6面,分别对应1至6;质量均匀。当棋子到达2014或超过2014,游戏结束。那么,棋子刚好到达2014的概率与______最接近。2/3
1/2
1/3
2/7
1/6
1/7
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