百科知识 数学奇迹:中大奖的秘诀

数学奇迹:中大奖的秘诀

时间:2023-12-06 百科知识 版权反馈
【摘要】:意大利国营的双周彩票在全国10个城市发行,买彩票的人需要选择1到90之间的数字。据估计,意大利人当周在53这个号码上共投入了24亿英镑的资金,平均每个家庭合150英镑。如此一来,中奖的几率便为N 分之一。这个数字同时也揭示了买彩票中大奖的几率,因为,从彩票机中跳出的彩球组合的数量共有13 983 816种。如果你果真有幸中了头奖,希望你不要碰上英国1995年1月14日那期的情况,那一次是国家彩票开奖的第9个星期。

数学奇迹:中大奖的秘诀

当人们知道我终生都在和数字打交道时,最常问我的就是上面的这个问题。然而,就像掷硬币一样,前几周的彩票序列对新一期的彩票号码毫无影响。所谓随机就是这个意思,但是总有一些人痴心妄想。

意大利国营的双周彩票在全国10个城市发行,买彩票的人需要选择1到90之间的数字。有一段时期,数字53有近2年的时间没有出现在威尼斯的彩票结果上。当然,既然这么长时间都没有现身,下周一定轮到它了吧——至少很多意大利人都是这么想的。一位女士将全家积蓄都押在了53这个数字上面。但是,当彩票开奖后,53并未如期现身,这位女士最终投海自尽。更有甚者,一名男子在输掉巨额彩票费用后枪杀了全家人,然后饮弹自尽。据估计,意大利人当周在53这个号码上共投入了24亿英镑的资金,平均每个家庭合150英镑。

由此,甚至有人呼吁政府把53这个数字从彩票号码中剔除出去,以终结国民对该数字的痴迷。2005年2月9日,彩票终于开出53号球,这一期的彩票奖金共有4亿英镑,由数量不清的一批彩民共享。免不了有人指责政府有意按着53这个球,以避免支付太高的赔付额,像这样的流言已经不是第一次出现了。1941年,8号球在罗马的彩票中失踪了201期,许多人都认为墨索里尼政府操纵了这一结果,以引诱国民把赌注都下在8号球上,从而为意大利的战争活动筹措经费。

现在,就来看看你的运气如何吧,我们来玩一个小小的彩票游戏。在这个游戏中,我无法提供百万英镑的彩金,但是,好消息是你也不用花钱去买彩票。要玩本书版的彩票,只需从彩票上的49个数字中选择6个即可(如图3-2所示)。

图 3-2

查看中奖与否,你可以登录方框中所列出的网站,选择一张彩票,如英国国家彩票,然后点击“取票”(Pick Tickets)即可。如果你不能上网,可以翻到本章结尾处,我已经给出了一个事先决定好的6个数字的序列。但是,不要作弊啊,就像解数学谜题一样,独立算出正确答案要比直接翻看答案有趣得多。

那么,全部选对6个数字,即中奖的可能性到底有多大呢?要计算出这一几率,就需要先计算出这里面到底存在多少种6个数字组合的可能性,我们用N 来表示这些可能性。如此一来,中奖的几率便为N 分之一。先来热身一下,我们先计算出其中有多少种两个数字的组合。首先,第一个数字有49种选择,第二个数字有48种选择。每一次选择的第一个数字均能够和另外的48个数字配成一对。因此,两个数字的组合方案共有49×48种。但是且慢,我们实际上把每种数字组合都算了两遍。试想,将第一个数字设为27,第二个数字设为23,和将第一个数字设为23,第二个数字设为27并没有任何区别。因此,最终的组合数量只有我们最初所计算出的一半,即0.5×49×48。

现在就来计算6个数字可能的组合数量。其中,第一个数字有49种选择,第二个数字有48种,第三个有47种,第四个有46种,第五个有45种,第六个有44种。所以,这里面共有49×48×47×46×45×44种组合的可能。但我们还是将有些组合算了不止一次。到底算了多少次呢?以1 2 3 4 5 6为例,我们可以选择其中任何一个(如5)作为第一个数字,然后剩余五个中的任何一个(如1)作为第二个数字,之后4个数字中的任何一个(如2)作为第三个数字,剩下3个数字中的任何一个(如6)作为第四个数字,然后剩下的2个数字中的任何一个(如4)作为倒数第二个数字,最后那个数字(按照上面的选择,这里只剩下3了)便作为第六个数字。因此,这六个数字就被以6×5×4×3×2×1种不同的顺序挑选了出来。对其他数字组合来说也是一样。因此,要计算出彩票中六种数字组合的可能数量,只要用49×48×47×46×45×44除以6×5×4×3×2×1即可。经过计算,答案为13 983 816。

这个数字同时也揭示了买彩票中大奖的几率,因为,从彩票机中跳出的彩球组合的数量共有13 983 816种。换句话说,你选中正确组合的可能性即13 983 816分之一。

那么,一个号码也不中的可能性有多大呢?我们可以用同样的方法来计算。首先,第一个号码必须是中奖号码以外的43个数字之一,第二个号码必须是剩下的42个数字之一,依此类推。可以算出43×42×41×40×39×38中组合。同样,其中每种组合都被算进来了6×5×4×3×2×1次。因此,一个数字也不中的数字组合共有43×42×41×40×39×38除以6×5×4×3×2×1种,即6 096 454种。也就是说,有差不多接近一半的组合中不包含任何一个中奖号码。要计算出这一准确几率,只需用6 096 454除以13 983 816即可。经过计算,购买的彩票号码完全没中奖的几率大概为43.6%。

也就是说,你还有大概56.4%的几率至少猜对其中的一个号码。那么,猜对2个号码的可能性有多大呢?要计算出这一点,首先要确定2个准确数字可能的组合数。其中,第一个数字有6种选择,第二个数字有5种选择。即6×5,但这里还是将每种组合都算了2次,因此还是要除以2。而4个错误数字的可能组合则为43×42×41×40除以4×3×2×1种。所以,刚好中2个号码的组合数量即为:

\biggl(\frac{6\times5}{2}\biggr)\times\biggl(\frac{43\times42\times41\times40}{4\times3\times2\times1}\biggr)=1~851~150

表3-1中分别列出了从猜对0个数字到猜对6个数字的几率大小,它们都是以同样的方法计算出来的。现在换一种角度来审视这些数字,如果你每周都买一张国家彩票,那么,一年多内,你大概会碰上至少一张猜中3个号码的彩票。而大概20年之后,也许你会至少遇到一次猜中4个号码的彩票。如果阿佛列大帝从他所在的那个时代就每周买一张彩票,那么到现在为止,他应该会遇到一张猜对5个数字的彩票。如果,世上第一个智人突然有去当地的报刊零售摊买彩票的第一念头,而且坚持周周都买,那么到今天,他大概才中过一次头奖。

如果你果真有幸中了头奖,希望你不要碰上英国1995年1月14日那期的情况,那一次是国家彩票开奖的第9个星期。彩金高达1600万英镑。随着6个数字逐一地从机器中跳出,中奖的彩民一定兴奋地上蹿下跳,为之欢呼。但是,当他们前去领金时,每位彩民都意外地发现他们不得不和另外132名中奖彩民共同分享这笔巨款。最终,每人只领到了区区122 510英镑。(www.daowen.com)

表3-1 分别猜对0到6个国家彩票数字的几率



为何数字喜欢抱团
为什么这么多人都能猜到准确的数字组合呢?个中原因涉及我们之前在讨论剪刀石头布游戏中所提到的:人类在选择随机数字方面的能力一塌糊涂。由于每周都有1400万彩民购买国家彩票,其中很多人会选择非常雷同的号码,比如幸运数字7,或选择他们的生日、特殊纪念日(这样便排除掉32到49之间的数字)等。而很多人在选择数字的时候都有一个特殊喜好,就是较均匀地分布每一个数字。

这里介绍如何计算出包含2个连续数字的彩票组合数量。数学家的聪明之处在于他们总喜欢换一个角度看问题,解决这个问题的方法也是如此。首先计算出不含有连续数字的彩票数量,然后再用总的组合数量减去这个数字,得出的即是包含连续数字的彩票数量。

首先,从1到44的数字中间选择六个数字(数字最大只能到44,而不能到49,读完这段你就知道原因了。)将选出的6个数字从小到大依次命名为A(1),…,A(6)。这里面A(1)和A(2)有可能是相邻的,但A(1)和A(2)+1不可能是相邻的。同样,A(2)和A(3)可能相邻,但A(2)+1和A(3)+2不可能是相邻的。因此,如果选择以下这六个数字:A(1),A(2)+1, A(3)+2, A(4)+3, A(5)+4和A(6)+5,那么没有一个数字是相邻的。(现在你应该清楚为何段首所选的最大数字只能是44了吧,因为当A(6)=44时,A(6)+5=49。)

借助于这个小窍门,即从1到44之间选择6个数字,然后通过为每个数字增加一点的方法把数字分散开来,便可得出所有不含连续数字的彩票了。经过计算,我们发现其结果与从1到44之间选择6个数字的组合数量相同。一共有以下数量种之选择:

因此,所有包含连续号码的彩票数量便为

1 3983 816-7 059 052=6 924 764

图3-3为第9周开出的彩票数字组合。

图 3-3

均匀分布并非随机数字组合的典型特征:在随机组合中,数字抱团与分散开的可能性是相同的。在所有13 983 816种可能的彩票组合中,共有6 924 764种组合包含两个连续数字。这种情况的概率为49.5%,即近乎一半。例如,上周的彩票数字中就包含21和22这对连续数字。而这周,又一同出现了30和31这两个连续数字。

但是,也不要完全陷在这些连续数字里面。你也许会认为1 2 3 4 5 6是个不错的组合。毕竟,事到如今,希望你已经了解到,该组合中大奖的可能性和任何其他组合都是一样(都是极其微小的)。要是你凭借这组数字赢得头奖,你会期待独享其成吧。但是,每周全英国都有1万多名彩民用这组数字下注。这一点虽然体现了英国人的聪明和机智,但是,问题是就算这个组合果真中了头奖,你还得和其他1万多人平分彩金呢。

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