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Probabilidad de sacar una suma de al menos 18 con 10 dados de 6 caras

Estoy tratando de averiguar cómo hacer esto y estoy muy atascado. Para empezar, mi comprensión de la probabilidad es inestable y, por lo general, en las preguntas de probabilidad, enumero los casos. Debido a la cantidad de posibilidades, ésta está fuera de mi alcance. Ni siquiera puedo pensar en una forma rápida de averiguar qué combinaciones conducirían a una suma de 18, sin enumerar todos los casos posibles, así que este puesto no es tan útil ahora mismo no.

He buscado aquí primero, pero por desgracia, este puesto está más allá de mí, y el enlace en este puesto no está funcionando.

5voto

Uri Goren Puntos 1133

Marquemos el resultado de cada tirada de dados con $x_i$

$$x_1+x_2+\dots+x_{10}\geq 18$$ Y $$1\leq x_i\leq6$$

Que es lo mismo que $$x_1+x_2+\dots+x_{10}\geq 8$$ Y $$0\leq x_i\leq 5$$

El complemento

Veamos el complemento: $$x_1+x_2+\dots+x_{10}< 8$$ Donde $0\leq x_i\leq 5$

Hay dos casos:

Caso 1: $x_1+x_2+\dots+x_{10}\in \{0,1,2,3,4,5\}$

No es necesario tener en cuenta los límites de $x_i$

El número de soluciones de la ecuación es $$c_1=\sum_{k=0}^{5}{9+k\choose k}$$

Caso 2: $x_1+x_2+\dots+x_{10}\in \{6,7\}$

Igual que el anterior, pero hay que restar las soluciones ilegales de $x_i\geq 6$

Hay una solución ilegal para $k=6$ que es $x_i=6$ Y dos soluciones ilegales para $k=7$ que son $x_i=6$ o $x_i=7$

$$c_2={9+6\choose 6}-10{8+0\choose 0} + {9+7\choose 7}-10{8+1\choose 1}-10{8+0\choose 0}$$

Resumen

La probabilidad complementaria es $$q=\frac{c_1+c_2}{6^{10}}$$ Así, la probabilidad de sacar una suma de al menos 18 con 10 dados de 6 caras es $$p=1-q=1-\frac{\sum_{k=0}^{7}{9+k\choose k}-110}{6^{10}}$$

3voto

sinbadh Puntos 1266

Quiere calcular $1-P(\mbox{sum}\le 17)$ . Ahora, $P(\mbox{sum}\le 17)=\sum_{k=10}^{17}P(\sum=k)$ (formalmente, sería $P(\mbox{sum}\le 17)=\sum_{k=1}^{17}P(\sum=k)$ pero la suma mínima es de 10. Entonces para $k\le 10$ , $P(\mbox{sum}=k)=0$ ).

Ahora, arregla $k\in\{10,11,...,17\}$ . Usted quiere distribuir $k$ bolas idénticas en 10 cajas distinguibles, de manera que cada caja tenga al menos una bola y como máximo 6 bolas. Por el método de las funciones generadoras, se puede hacer con el polinomio $p(x)=(x+x^2+...+x^6)^{10}=x^{10}(1+x+...+x^5)^{10}=x^{10}(1-x^6)^{10}(1-x)^{-10}$ .

Ahora, el coeficiente de $x^k$ en $p(x)$ es el mismo de $x^{k-10}$ en $(1-x^6)^{10}(1-x)^{-10}\\=\left(\binom{10}{0}-\binom{10}{1}x^6+\binom{10}{2}x^{12}-...+\binom{10}{10}x^{60}\right)\sum_{r=0}^\infty\binom{10+r-1}{r}x^r$ .

Pero $k-10=0,1,2,...,7$ . Así, los coeficientes son

$x^0$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{9}{0}$

$x^1$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{10}{1}$

$x^2$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{11}{2}$

$x^3$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{12}{3}$

$x^4$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{13}{4}$

$x^5$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{14}{5}$

$x^6$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{15}{6}-\binom{10}{1}\binom{9}{0}$

$x^7$ ) Es $\binom{10}{0}\binom{16}{7}-\binom{10}{1}\binom{10}{1}$

Así, el total de las sumas de los dados para $\sum\le 17$ es $\binom{9}{0}+\binom{10}{1}+\binom{11}{2}+\binom{12}{3}+\binom{13}{4}+\binom{14}{5}+\binom{15}{6}+\binom{16}{7}-10\binom{10}{0}-10\binom{9}{1}=\binom{17}{7}-110$ .

Pero el total de salidas que pueden tener los 10 dados son $6*6*...*6=6^{10}$ .

Por lo tanto, la respuesta es $1-\frac{\binom{17}{7}-110}{6^{10}}=1-\frac{19338}{6^{10}}=0.99968$

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