楼主的判断是正确的,期望值会随着抛币次数的增加而下降,最终期望值很可能是50,但要想严格证明是50需要很大的计算量。
下面给出我的思路:
抛币n次后,分值将会有2^n种可能的结果,其中有些结果是相同的。
设结果为分值m的个数为s(m,n),则结果为m的概率便是s(m,n)/2^n.
期望值便为E(n)=∑ms(m,n)/2^n;求和对m的所有可能值进行。
因此,问题现在转变为求s(m,n)。
问题的初始条件为:
s(100,0)=1,s(0≤m≤98,0)=0
s(m,n)的递推关系为:
s(100,n+1)=s(100,n)+s(99,n)
s(0,n+1)=s(0,n)+s(1,n)
s(2≤m≤98,n+1)=s(m-2,n)+s(m+2,n)
因此,只要求出s(m,n)与s(m,0)的关系,问题就能解决了。实际上这个关系是能求出的,但需要用到线性代数的知识:
设x(n)是所有不同m值的s(m,n)所组成的列矢量,由递推关系可求出矩阵M使得:
x(n)=Mx(n-1)
于是x(n)=[M^n]x(0)
要求出M^n的话需要将M对角化,以及求出对角化用到的相似变换矩阵Q。这些矩阵原则上是能求出的,但由于M是一个51×51的矩阵,所以计算量是相当大的。
我算过初始值为2,最大值为2,最小值为0,硬币正面+1,反面-1的情况,结果是:
s(1,n)={2^(n+1)-2*(-1)^n}/6
s(2,n)={2^(n+1)+3+(-1)^n}/6
E(n)=1+2^(-n)
E(∞)=1,为初始值的一半。
所以初始值为100的话,最终期望值很可能为50,但要想严格算出来的话,需要进行51×51的矩阵运算,这不是一般计算机所能处理的,更不用考虑能用人手算出来了。
当n→∞时,lim [100+n*(2*1/2-2*1/2)]=100
你的主要问题出在这里:你设想了开始连续出现多次正面却始终不能加分,然后又连续出现多次反面却要连续减分。是这个意思吧。
这样一来,似乎分值会逐渐下降,但你从宏观上来考虑,两种几率相等,连续减分之后,又可能出现连续加分,从而又返回原来的位置100,尤其是n→∞,将这种可能性[正反面的概率各占1/2]大大提高了,也就是大数定律所要说明的结果。因为当n→∞时,起点的不平衡将被抹平。不知这样说能否满意。
怎么转不过弯呢?
1楼“抹平”的意思你理解错了,它是指“开始数次连续减分所造成的明显偏离100的局面将被巨大的试验次数逐渐抹平而回复原位100”。
我给你举一个形象的例子,掷硬币试验[每次加/减分值幅度相等]就好比阻力特小的阻尼振动,经过无限次振动后,振子会趋近于平衡位置,用坐标系表示的话就是y=0[这个相当于掷硬币的最终数值——数学期望是0]。现在,你将坐标平移后,使振动的平衡位置处于y=100处,那么,振子最终的落点也必然在y=100这条线上,你给的初值相当于坐标平移,就这么简单。
如果严格按照出现正反面各1/2的概率来设想,有以下两种情形:
1、第一次出现正面,100+0=100,第二次出现反面,100-2=98,第三次又是正面,98+2=100,第四次又是反面,100-2=98,......等等,如此循环下去,结果数值不是100就是98,关键看你停在奇数还是偶数投掷次数上。
2、与第一种情况相反,第一次出现反面,100-2=98,第二次出现正面,98+2=100,第三次又是反面,100-2=98,第四次又是正面,98+2=100,......等等,如此循环下去,结果数值还是那样,不是100便是98,如此而已。
当然,实际掷硬币试验不可能这么准确无误地正反面按1:1出现,总会有偏差的,但概率讲的就是这种理论上的可能性大小问题,如果要否认这种固有的可能性的话,那只有推翻概率论的理论大厦了。
这样说能明白了吗?
回答者: XYZZYX12345678 - 探花 十级
楼主,你好!
你的问题我以前在书上做过,
书上给的答案,与4楼的答案差不多,不过4楼的答案太不清楚了!
书上的主要步骤:
严格按照出现正反面各50%的概率来想这道题,有以下两种情况:
1、第一次出现正面,100+0=100,第二次出现反面,100-2=98,第三次又是正面,98+2=100,第四次又是反面,100-2=98,......等等,如此循环下去,结果数值不是100就是98,关键看你停在奇数还是偶数投掷次数上。
这种方法相对来说比较好!
2、与第一种情况相反,第一次出现反面,100-2=98,第二次出现正面,98+2=100,第三次又是反面,100-2=98,第四次又是正面,98+2=100,......等等,如此循环下去,结果数值还是那样,不是100便是98,如此而已。
当然,实际掷硬币试验不可能这么准确无误地正反面按1:1出现,总会有偏差的,但概率讲的就是这种理论上的可能性大小问题,如果要否认这种固有的可能性的话,那只有推翻概率论的理论大厦了。
明白了吗?
如果第二种方法想不透,那你就多用用第一种方法!
希望能够帮得到你!
谢谢
n→∞只是一种理想,实际上是不可能实现的,因为“无穷”就意味着永无休止,所以就不可能有最终结果,因此才会有“概率”这样的概念出现,也就是只要试验次数足够大,随即事件所固有的“可能性”就会得到充分体现,但并非绝对相等。概率,概率,大概的几率。
由此推理,在现实试验中,你的题目所能出现的可能数值也许会略低于100这个数。因为很有可能你最后终止时的那一次或几次是反面。但不管怎么说,只要试验次数足够大,这个数就会接近100。
应该是100,当n无限大的时候,翻到正反面的几率是一样的,都是0。5,所以,其和数的数学期望为西个码2*p(2)+(-2)*p(-2),p(2)=p(-2)=0.5所以其和数的数学期望为0,那么这个树的数学期望为100的数学期望也就是100