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【趣味数学题】帽子问题

2021-09-02 11:30 作者:AoiSTZ23  | 我要投稿

郑涛 (Tao Steven Zheng) 著

【问题】

假设你和你的五个朋友每人带了一顶帽子去参加一个聚会。然后将帽子放入一个大盒子中进行随机帽子抽奖。求没有人选择自己的帽子的概率是多少?

【题解】

此问题总共有六个人(你+五个朋友),所以每个人可以得到他们帽子的总数是 6!%20%3D%20720。这里的感叹号表示阶乘(factorial)。


求没有人选择自己帽子的总数是一个错排问题(derangement problem)。对于六个人来说,这个总数为:

6!%20%5Csum_%7Bk%3D0%7D%5E%7B6%7D%20%5Cfrac%7B%7B%5Cleft(-1%5Cright)%7D%5E%7Bk%7D%7D%7Bk!%7D%20%3D%20265


每个人没有选择自己的帽子的概率是:


p%20%3D%20%5Cfrac%7B265%7D%7B720%7D

p%20%3D%20%5Cfrac%7B53%7D%7B144%7D%20%5Capprox%200.368056


因此,没有人选择自己的帽子的概率为 36.81%。


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