Mathematik

Wahrscheinlichkeit einer kleinen Straße in Yahtzee in einer Rolle

Yahtzee ist ein Würfelspiel, bei dem fünf sechsseitige Standardwürfel verwendet werden. In jeder Runde erhalten die Spieler drei Würfe, um verschiedene Ziele zu erreichen. Nach jedem Wurf kann ein Spieler entscheiden, welche der Würfel (falls vorhanden) beibehalten und welche erneut gewürfelt werden sollen. Die Ziele umfassen eine Vielzahl verschiedener Arten von Kombinationen, von denen viele aus dem Poker stammen. Jede Art von Kombination ist eine andere Anzahl von Punkten wert.

Zwei der Arten von Kombinationen, die Spieler würfeln müssen, werden als Geraden bezeichnet. eine kleine Gerade und eine große Gerade. Wie Poker Straights bestehen diese Kombinationen aus aufeinanderfolgenden Würfeln. Kleine Geraden verwenden vier der fünf Würfel und große Geraden verwenden alle fünf Würfel. Aufgrund der Zufälligkeit des Würfelns kann die Wahrscheinlichkeit verwendet werden, um zu analysieren, wie wahrscheinlich es ist, eine kleine Gerade in einem einzelnen Wurf zu würfeln.

 

Annahmen

Wir gehen davon aus, dass die verwendeten Würfel fair und unabhängig voneinander sind. Somit gibt es einen einheitlichen Probenraum, der aus allen möglichen Würfeln der fünf Würfel besteht. Obwohl Yahtzee drei Rollen zulässt, werden wir der Einfachheit halber nur den Fall betrachten, dass wir eine kleine Gerade in einer einzelnen Rolle erhalten.

 

Probenraum

Da wir mit einem einheitlichen Probenraum arbeiten. wird die Berechnung unserer Wahrscheinlichkeit zur Berechnung einiger Zählprobleme. Die Wahrscheinlichkeit einer kleinen Geraden ist die Anzahl der Möglichkeiten, eine kleine Gerade zu würfeln, geteilt durch die Anzahl der Ergebnisse im Probenraum.

Es ist sehr einfach, die Anzahl der Ergebnisse im Probenraum zu zählen. Wir würfeln mit fünf Würfeln und jeder dieser Würfel kann eines von sechs verschiedenen Ergebnissen haben. Eine grundlegende Anwendung des Multiplikationsprinzips besagt, dass der Probenraum 6 x 6 x 6 x 6 x 6=6 5=7776 Ergebnisse hat. Diese Zahl ist der Nenner der Brüche, die wir für unsere Wahrscheinlichkeit verwenden.

 

Anzahl der Geraden

Als nächstes müssen wir wissen, wie viele Möglichkeiten es gibt, eine kleine Gerade zu rollen. Dies ist schwieriger als die Berechnung der Größe des Probenraums. Wir beginnen mit der Zählung, wie viele Geraden möglich sind.

Eine kleine Gerade ist leichter zu rollen als eine große Gerade, es ist jedoch schwieriger, die Anzahl der Möglichkeiten zum Rollen dieser Art von Gerade zu zählen. Eine kleine Gerade besteht aus genau vier fortlaufenden Zahlen. Da es sechs verschiedene Flächen des Würfels gibt, gibt es drei mögliche kleine Geraden: {1, 2, 3, 4}, {2, 3, 4, 5} und {3, 4, 5, 6}. Die Schwierigkeit ergibt sich bei der Überlegung, was mit dem fünften Würfel passiert. In jedem dieser Fälle muss der fünfte Würfel eine Zahl sein, die keine große Gerade erzeugt. Wenn zum Beispiel die ersten vier Würfel 1, 2, 3 und 4 wären, könnte der fünfte Würfel alles andere als 5 sein. Wenn der fünfte Würfel eine 5 wäre, hätten wir eher eine große Straße als eine kleine Straße.

Dies bedeutet, dass es fünf mögliche Rollen gibt, die die kleine Gerade ergeben {1, 2, 3, 4}, fünf mögliche Rollen, die die kleine Gerade ergeben {3, 4, 5, 6} und vier mögliche Rollen, die die kleine Gerade ergeben { 2, 3, 4, 5}. Dieser letzte Fall ist anders, weil das Würfeln einer 1 oder einer 6 für den fünften Würfel {2, 3, 4, 5} in eine große Gerade verwandelt. Dies bedeutet, dass es 14 verschiedene Möglichkeiten gibt, wie fünf Würfel uns eine kleine Straße geben können.

Jetzt bestimmen wir die unterschiedliche Anzahl von Möglichkeiten, einen bestimmten Würfelsatz zu würfeln, die uns einen Straight geben. Da wir nur wissen müssen, wie viele Möglichkeiten es gibt, können wir einige grundlegende Zähltechniken verwenden.

Von den 14 verschiedenen Möglichkeiten, kleine Geraden zu erhalten, sind nur zwei dieser {1,2,3,4,6} und {1,3,4,5,6} Mengen mit unterschiedlichen Elementen. Es gibt 5!=120 Möglichkeiten, jeweils 2 x 5 zu würfeln!=240 kleine Geraden.

Die anderen 12 Möglichkeiten, eine kleine Gerade zu haben, sind technisch gesehen Multisets, da sie alle ein wiederholtes Element enthalten. Für ein bestimmtes Multiset wie [1,1,2,3,4] zählen wir die Anzahl der verschiedenen Möglichkeiten, dies zu würfeln. Stellen Sie sich die Würfel als fünf Positionen hintereinander vor:

  • Es gibt C (5,2)=10 Möglichkeiten, die beiden wiederholten Elemente unter den fünf Würfeln zu positionieren.
  • Es gibt 3!=6 Möglichkeiten, die drei verschiedenen Elemente anzuordnen.

Nach dem Multiplikationsprinzip gibt es 6 x 10=60 verschiedene Möglichkeiten, die Würfel 1,1,2,3,4 in einem einzigen Wurf zu würfeln.

Es gibt 60 Möglichkeiten, eine so kleine Gerade mit diesem speziellen fünften Würfel zu würfeln. Da es 12 Multisets gibt, die eine unterschiedliche Auflistung von fünf Würfeln ergeben, gibt es 60 x 12=720 Möglichkeiten, eine kleine Straße zu würfeln, in der zwei Würfel übereinstimmen.

Insgesamt gibt es 2 x 5! + 12 x 60=960 Möglichkeiten, eine kleine Gerade zu rollen.

 

Wahrscheinlichkeit

Die Wahrscheinlichkeit, eine kleine Gerade zu rollen, ist nun eine einfache Divisionsberechnung. Da es 960 verschiedene Möglichkeiten gibt, eine kleine Gerade in einem einzigen Wurf zu würfeln, und 7776 Würfel mit fünf Würfeln möglich sind, beträgt die Wahrscheinlichkeit, eine kleine Gerade zu würfeln, 960/7776, was nahe 1/8 und 12,3% liegt.

Natürlich ist es mehr als wahrscheinlich, dass der erste Wurf kein Straight ist. Wenn dies der Fall ist, dürfen wir zwei weitere Rollen machen, was eine kleine Gerade viel wahrscheinlicher macht. Die Wahrscheinlichkeit dafür ist aufgrund aller möglichen Situationen, die berücksichtigt werden müssten, viel komplizierter zu bestimmen.

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