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我对“桌上球最终长度的期望值”感兴趣。这个问题也适合倒叙推理,过程如下。如果桌上球最大号码是100,那么显然无论口袋里还剩下多少,摸球已经实际上结束。最终桌上球长度 = 现有桌上球长度 + 0;如果桌上球最大号码是99,那么100号球还在袋子里,当且仅当摸到它的时候,会上桌。最终桌上球长度 = 现有桌上球长度 + 1;为方便起见,以下用L0代表现有桌上球长度。L代表到结束为止期望再摸到的球数;(L0+L就是最终长度)N代表袋子里的起始球数(100)N0代表当前桌上球最大号码以上两步可以写为:N0=100,L=0;N0=99,L=1;如果N0=98,那么就有两种情况,第一种是先摸到99号,则L=1;第二种是先摸到100号,则L=0;这两种情况是对称的,概率各为1/2,再加上摸到的这一个也算1,所以最终球数期望值就是L = 1 + 1/2 * (1+0) = 1.5;如果N0=97,那么就有两种情况,第1种是先摸到100号,则L=0;第2种是先摸到99号,则L=1;第3种是先摸到98号,则L=1.5;这3种情况是对称的,概率各为1/3,再加上摸到的这一个也算1,所以最终球数期望值就是L = 1 + 1/3 * (1.5+1+0) = 1.833;.....不难总结出,N0 = t时的通项公式是:L = 1 + 1/(100-N0) * sum(N0从t到100的所有L)此公式用手计算虽然比较复杂,但是恰好是Spreadsheet的强项。用Excel计算,得出N0=0时,L = 5.1873775此处N0=0表示桌上一个球也没有,也就是还没有开始摸,所有此5.1873775就是桌上最终长度的期望值。继续计算可以得出,口袋里有1000个球时,桌上长度期望值为7.4855,只不过增长了2.3而已。下图列出了口袋球数与桌上长度期望值的关系:
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