📊 数据

🎰期望值

用概率当权重的平均——抽奖、骰子与赌场背后,长期到底站在谁那边。

游园会有个摊位:掷骰子,掷出 6 点奖 6 元,其他点数一文没有。玩一次,你「可能」赚 6 元;可要是玩上一整个下午呢?平均每次到底值多少钱?这个问题有精确的答案,叫期望值

把概率当权重

掷一颗均匀骰子,点数的期望是 (1+2+3+4+5+6)÷6=3.5(1+2+3+4+5+6) \div 6 = 3.5。标准算法是把每种结果乘上它的概率,再全部加起来:

1×16+2×16++6×16=216=3.51 \times \frac{1}{6} + 2 \times \frac{1}{6} + \cdots + 6 \times \frac{1}{6} = \frac{21}{6} = 3.5

概率大的结果话语权大——这正是平均数、中位数与众数里加权平均的思路,只是权重换成了概率。注意:骰子没有 3.5 的面,3.5 不是某一次的结果,而是长期平均会靠拢的值。

互动演示抛硬币实验室
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正面占比

50%

抛得越多,正面占比越接近 50% —— 这就是大数定律。

用它想最简单的赌局:正面赢 1 元,反面输 1 元。期望 =1×12+(1)×12=0= 1 \times \frac{1}{2} + (-1) \times \frac{1}{2} = 0,输赢各半,这样的游戏叫「公平游戏」。先抛 10 次,正面比例可能七上八下;抛到 1000 次,比例就贴着 50% 走——期望不是单次的承诺,而是大数定律兑现的长期平均。

算一个抽奖的期望

抽奖值不值

某抽奖共 100 张券:1 张奖 100 元,4 张各奖 25 元,其余 95 张空奖。券 3 元一张。买一张的期望奖金是

100×1100+25×4100+0×95100=1+1+0=2100 \times \frac{1}{100} + 25 \times \frac{4}{100} + 0 \times \frac{95}{100} = 1 + 1 + 0 = 2

期望奖金 2 元——花 3 元、平均收回 2 元,净期望 23=12 - 3 = -1 元,每买一张平均亏 1 元。

期望不是单次结果

买一张券,你永远拿不到「2 元」:要么 100,要么 25,要么 0。期望是加权平均出来的「平均水平」,不是某一次的保证——单次结果可以离期望十万八千里。但次数一多,平均值会越来越贴近期望:抛硬币实验里,1000 次之后的正面比例已经懒得离开 50% 了。赌一次靠运气,赌一万次靠期望。

为什么庄家稳赚

赌场里每个游戏的期望对玩家都是负的。拿轮盘说:欧式轮盘 37 格,18 红、18 黑、1 格 0。押 1 元红色,赢的概率 1837\frac{18}{37}、输的概率 1937\frac{19}{37},期望为

1×1837+(1)×1937=1370.0271 \times \frac{18}{37} + (-1) \times \frac{19}{37} = -\frac{1}{37} \approx -0.027

每押 1 元平均只输不到 3 分钱,看着不起眼?玩家千千万、押注亿万次,每一元都被抽走约 2.7 分,庄家睡得很香。抽奖的 −1 元也好,轮盘的 −0.027 元也好,道理相同:**期望为负时,玩得越久,输得越准时。**想继续玩概率,去概率入门;组合事件在复合概率与树图里等着。

动手检验

随堂小测

  1. 1. 均匀骰子掷一次,点数的期望是?

  2. 2. 10 张签里 1 张奖 9 元,其余空签,免费抽一次的期望奖金是?

  3. 3. 某游戏每玩一次的期望是 −0.5 元,玩 1000 次大约会?