平均要取多少个(0,1)中的随机数才能让和超过1

本文探讨了多个0到1之间的随机数之和小于1的概率问题,通过几何直观和积分方法,推导出n个随机数之和小于1的概率为1/n!,并给出期望累加次数为e的结论。

这不能算是一道概率题啊大哥!

两个特例

特例1:x+y<1x+y < 1x+y<1——两个随机数之和小于1

在这里插入图片描述

结果是紫色部分,为1/21/21/2

特例2:x+y+z<1x+y+z< 1x+y+z<1——三个随机数之和小于1

在这里插入图片描述

结果为深底下面的,占整个体积的1/61/61/6
锥体积=1/3∗底面积∗高=1/3∗1/2∗1∗1锥体积=1/3*底面积*高=1/3 * 1/2 * 1 *1=1/3=1/31/211

这个 1/6 可以利用截面与底面的相似比关系,通过简单的积分求得:
∫01x22dx=1/6 \int_0^1 \frac{x^2}{2} dx = 1/6 012x2dx=1/6

推广

四个 0 到 1 之间的随机数之和小于 1 的概率就等于四维立方体一角的 “体积”,它的 “底面” 是一个体积为 1/6 的三维体,在第四维上对其进行积分便可得到其“体积”
∫01(x3)∗1/6dx=1/24 \int_0^1 (x^3)*1/6 dx = 1/24 01(x3)1/6dx=1/24
依此类推, n 个随机数之和不超过 1 的概率就是 1/n! ,反过来 n 个数之和大于 1 的概率就是 1 – 1/n! ,因此加到第 n 个数才刚好超过 1 的概率就是
(1–1/n!)–(1–1/(n−1)!)=(n−1)/n! (1 – 1/n!) – (1 – 1/(n-1)!) = (n-1)/n! (11/n!)(11/(n1)!)=(n1)/n!
因此,要想让和超过 1 ,需要累加的期望次数为
∑n=2∞n∗(n−1)/n!=∑n=1∞n/n!=e \sum_{n=2}^\infty n * (n-1)/n! = \sum_{n=1}^\infty n/n! = e n=2n(n1)/n!=n=1n/n!=e

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