Math Problem Statement

現在有一個抽取目標A,而A和B的機率各為50% 如果A經過3次抽取都沒抽到,最終第4次將會100%機率抽出,但如果抽出了A,則從頭開始計算機率 當抽取100萬次時,總體雙方的比例會是多少?

Solution

這個問題涉及重複抽取和重新計算機率的情況。讓我們詳細計算一下在100萬次抽取中,A和B出現的次數及其比例。

概念分析:

  1. 基本機率:每次抽取A和B的機率各為50%,即 P(A)=0.5P(A) = 0.5P(B)=0.5P(B) = 0.5
  2. 特殊條件:若連續三次未抽中A,則第四次一定會抽中A。因此,我們需要考慮這種特殊情況下A的出現次數。

分析每個抽取區間的情況:

在這種情況下,可以按「每四次為一個區間」來分析:

  1. 情況1:在前3次抽中A(機率:P(A)×P(A)×P(A)=0.5×0.5×0.5=0.125P(A) \times P(A) \times P(A) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125),這種情況下B出現1次,A出現3次。

  2. 情況2:A未在前3次出現(機率:P(B)×P(B)×P(B)=0.5×0.5×0.5=0.125P(B) \times P(B) \times P(B) = 0.5 \times 0.5 \times 0.5 = 0.125),第四次必然抽中A,這種情況下A出現1次,B出現3次。

  3. 情況3:在第1次或第2次抽中A(分別有機率 P(A)×P(B)×P(B)P(A) \times P(B) \times P(B) 以及 P(B)×P(A)×P(B)P(B) \times P(A) \times P(B))。這兩種情況下,A出現2次,B出現2次。

在100萬次抽取中,這些情況會反覆發生,因此我們可以計算每4次抽取的期望值。

計算每四次區間內的期望次數:

對於每4次抽取:

  • 情況1:機率為0.125,A出現3次,B出現1次。

  • 情況2:機率為0.125,A出現1次,B出現3次。

  • 情況3:機率為0.25(第1次或第2次抽中A),A出現2次,B出現2次。

  • 總共期望值: A的期望次數=3×0.125+1×0.125+2×0.25=0.375+0.125+0.5=1\text{A的期望次數} = 3 \times 0.125 + 1 \times 0.125 + 2 \times 0.25 = 0.375 + 0.125 + 0.5 = 1 B的期望次數=1×0.125+3×0.125+2×0.25=0.125+0.375+0.5=1\text{B的期望次數} = 1 \times 0.125 + 3 \times 0.125 + 2 \times 0.25 = 0.125 + 0.375 + 0.5 = 1

結論:

每4次抽取A和B的期望出現次數都是1次。因此,在100萬次抽取中,A和B出現的總數會非常接近,比例將接近1:1。

總體比例:100萬次抽取中,A和B的出現次數比例約為1:1。

你還有什麼問題嗎?是否需要更多詳細的解釋?


相關的進階問題:

  1. 如果改為經過4次都沒抽到A,第5次才100%抽出,結果會怎樣?
  2. 若每次抽取A和B的機率不同,結果會有何變化?
  3. 若一開始B的出現機率較大(例如B的機率為0.6),會怎樣影響比例?
  4. 如何計算在不同抽取次數下,A和B出現次數的變化趨勢?
  5. 如何計算這種情況下的期望值和標準差?

小提示:這類問題的解法經常涉及到狀態轉移的分析,理解不同情況的轉移機率對解題很有幫助。

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