Project Euler 389 Platonic Dice (概率)
2024-08-31 19:49:04
题目链接:
https://projecteuler.net/problem=389
题意:
掷一个正四面体骰子,记点数为\(T\)。
掷\(T\)个正六面体骰子,记点数和为\(C\)。
掷\(C\)个正八面体骰子,记点数和为\(O\)。
掷\(O\)个正十二面体骰子,记点数和为\(D\)。
掷\(D\)个正二十面体骰子,记点数和为\(I\)。
求\(I\)的方差,并将你的答案四舍五入到\(4\)位小数。
每个面出现的概率等价。
题解:
可能我学了假的概率论和统计方法...以前不知道Bienaymé formula...可能学了也忘了...不过我们可以查 Wiki...QAQ... https://en.wikipedia.org/wiki/Variance
纵所周知,正\(n\)边形的骰子,掷骰子得到的期望点数可以定义为离散随机变量。
比如六面的骰子,每个面\(1\)~\(6\),每个面出现的概率等价。那么期望点数 \(X = \frac{(1 + 2 + 3 + 4 + 5 + 6)}{6} =\frac{7}{2}\)。期望的方差就是 \(Var(X) = \sum_{i=1}^{6}\frac{1}{6}(i-\frac{7}{2})^2 = \frac{35}{12}\)。
拓展一下,对于正\(n\)边形的骰子,每个面\(1\)~\(n\),期望点数\(X\)就是\(X = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}i = \frac{n+1}{2}\)。
期望方差就是 \(Var(X) = E(X^2) - (E(X)^2) = \frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}i - (\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}i)^2 = \frac{(n+1)(2n+1)}{6} -(\frac{n+1}{2})^2 = \frac{n^2 - 1}{12}\)。
最后根据 the Law of Total Variance,即 \(Var(I) = Var(E(I|D)) + E(Var(I|D))] = Var(D)E(d)E(d) +Var(d) E(D)\) 就可以做出来啦。
代码:
#include <bits/stdc++.h>
using namespace std;
typedef long long ll;
int dice[5] = {4,6,8,12,20};
//https://en.wikipedia.org/wiki/Variance
double E(int n)
{
return (n + 1) / 2.0;
}
double Var(int n)
{
return (n * n - 1) / 12.0;
}
int main(int argc, char const *argv[]) {
double e = 0.0 , var = 0.0;
double ed = 1.0, varsum = 0;
for(int i = 0; i < 5; i++) {
e = E(dice[i]);
var = Var(dice[i]);
varsum = varsum * e * e + var * ed;
ed = ed * e;
}
printf("%.4f\n", varsum);
cerr << "Time elapsed: " << 1.0 * clock() / CLOCKS_PER_SEC << " s.\n";
return 0;
}
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