擲硬幣機率計算機
擲n次硬幣剛好出現k次正面的機率是C(n,k)÷2ⁿ,例如擲10次剛好5次正面是24.61%,連續3次正面是12.5%。
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機率計算機(n、k、剛好/至少/至多)
這個擲硬幣機率計算機只要輸入擲的次數n和正面次數k,就能算出「剛好k次」「至少k次」「至多k次」正面的機率。例如n=10、k=5選「剛好」,會得到24.61%;n=3、k=1選「至少」,會得到至少1次正面的機率87.5%。計算根據二項分布,數字和頁面下方的機率表一致,拿來對作業答案或檢查自己的算式都很方便。
公式:二項分布
擲n次硬幣剛好出現k次正面的機率是C(n,k)÷2ⁿ。C(n,k)是從n次裡挑出k次正面的組合數,2ⁿ則是所有可能結果的總數。例如擲3次剛好2次正面,組合有3種、總共8種結果,所以是3÷8,也就是37.5%;擲10次剛好5次正面是252÷1,024,約24.61%。這個公式成立的前提是每次正面機率都是1/2,而且每一擲互不影響。
擲3次的8種結果
擲3次硬幣一共有8種結果,每一種出現的機率都是8分之1。依序是正正正、正正反、正反正、反正正、正反反、反正反、反反正、反反反。其中剛好2次正面的有3種,機率37.5%;3次都是正面只有1種,機率12.5%。至少出現1次正面的,就是反反反以外的7種,機率87.5%。這個小例子把二項分布的道理表現得很清楚。
擲10次的機率分布
擲10次硬幣時,最常出現的是5次正面,機率24.61%。4次和6次正面各是20.51%,3次和7次各11.72%,2次和8次各4.39%,整體以5次為中心左右對稱,像一座山。0次或10次正面的機率各只有0.10%。也就是說,擲10次剛好5比5的情況大約4次才有1次,出現6比4甚至7比3都很正常,不代表硬幣有問題。
連續出現的機率
指定的一面(例如正面)連續出現k次的機率,是把1/2連乘k次。連續2次是4分之1(25%),3次是8分之1(12.5%),5次是32分之1(3.13%),10次是1,024分之1(0.098%)。如果不指定哪一面,只要從第一擲開始同一面一直出現,機率就是兩倍:2次是2分之1,3次是4分之1,5次是16分之1,10次是512分之1。
擲100次會怎樣
擲100次硬幣,正面比例會接近50%,但剛好50次的機會並不大。剛好50次正面的機率是7.96%,45到55次是72.87%,40到60次是96.48%。擲得越多次,正面比例就越接近50%,這就是大數法則。不過收斂的是「比例」,正面和反面的「次數差」並不一定會縮小。想親自試試,可以用擲100次模擬工具一鍵擲完。
硬幣沒有記憶(獨立事件)
硬幣不會記得上一次的結果,所以不管已經連續出現幾次反面,下一次正面的機率仍是50%。連續5次反面之後,第6次正面還是1/2。覺得「接下來該輪到正面了」是很自然的直覺,但每一擲都是獨立事件,過去的結果不能用來預測下一次。長期來看比例會接近50%,並不是因為之前的偏差被補回來,而是新的結果不斷累積,把偏差稀釋了。
表A:擲n次剛好出現k次正面的機率
| 正面次數 | 3次 | 5次 | 10次 |
|---|---|---|---|
| 0 | 12.5% | 3.13% | 0.10% |
| 1 | 37.5% | 15.63% | 0.98% |
| 2 | 37.5% | 31.25% | 4.39% |
| 3 | 12.5% | 31.25% | 11.72% |
| 4 | 0% | 15.63% | 20.51% |
| 5 | 0% | 3.13% | 24.61% |
| 6 | 0% | 0% | 20.51% |
| 7 | 0% | 0% | 11.72% |
| 8 | 0% | 0% | 4.39% |
| 9 | 0% | 0% | 0.98% |
| 10 | 0% | 0% | 0.10% |
表B:同一面連續出現k次的機率
| k | 指定一面(例如正面) | 任一面(從第一擲算起) |
|---|---|---|
| 2 | 4分之1(25%) | 2分之1 |
| 3 | 8分之1(12.5%) | 4分之1 |
| 5 | 32分之1(3.13%) | 16分之1 |
| 10 | 1,024分之1(0.098%) | 512分之1 |
| 15 | 32,768分之1 | 16,384分之1 |
| 20 | 1,048,576分之1 | 524,288分之1 |
表C:擲100次的正常範圍
| 結果 | 機率 |
|---|---|
| 剛好50次正面 | 7.96% |
| 45至55次正面 | 72.87% |
| 40至60次正面 | 96.48% |
| 剛好40次(或60次)正面 | 1.08% |
表D:100次中某處出現連續同一面的機率
| 連續至少… | 機率 |
|---|---|
| 5 | 97.2% |
| 6 | 80.7% |
| 7 | 54.2% |
| 8 | 31.5% |
| 10 | 8.7% |
表F:擲n次至少出現一次正面的機率
| 2次 | 75% |
|---|---|
| 3次 | 87.5% |
| 5次 | 96.88% |
| 10次 | 99.90% |
常見問題
連續擲出3次正面的機率是多少?
是8分之1,也就是12.5%。每次擲硬幣都是獨立的,正面機率是1/2,所以連續3次正面是1/2×1/2×1/2。擲3次剛好2次正面的機率是37.5%,至少1次正面是87.5%;連續5次正面是32分之1,連續10次是1,024分之1。
擲硬幣100次會怎樣?
通常會接近50次正面,但剛好50次並不常見。擲100次剛好50次正面的機率約8%,45到55次約73%,40到60次約96%。連續出現也很正常:100次裡某處出現同一面連續7次以上的機率有54%,所以不必覺得奇怪。