数学期望:反重力双色球
Barry・吴
2026年02月03日 17:24
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共71篇
小剧场过大年

省流:众所周知,现在的彩票出的球都是反重力静电粘粘球,粘住了结果也有效,所以彩票全是假的(确信)

双色球的数学期望

绪论

ㅤㅤ玩家从33个红球中选择6个,从16个蓝球中选择1个,记作“6+1”。官方随机生成一个“6+1”的标准答案,按照玩家球与官方球的匹配程度判定奖励等级。三~六等奖的奖金为常量,而一二等奖的奖金是一个浮动的变量,只能从网页(https://kaijiang.500.com/shtml/ssq/20001.shtml)爬取。在爬取之前,可以设它们分别为a元/注和b元/注。

推导过程

ㅤㅤ将所有可能性和对应的奖励等级、奖金和概率列在一张表中:

ㅤㅤ根据上表,将上表中相同奖项在不同组合下的奖金-概率的乘积求和,可求出各奖项的数学期望:

ㅤㅤ1. 成本为-2元/注。

ㅤㅤ2. 六等奖为“0+1”,在列出表后可知,六等奖的实现条件实际上为(0+1)||(1+1)||(2+1)。

ㅤㅤ因此,其概率为%5Cfrac%7BC_%7B27%7D%5E6%2BC_6%5E1C_%7B27%7D%5E5%2BC_6%5E2C_%7B27%7D%5E4%7D%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D%E2%89%880.0589,奖励为+5元/注,故六等奖的期望约为+0.2945元/注。

ㅤㅤ3. 五等奖为“(4+0)||(3+1)”,其概率为%5Cfrac%7B15C_6%5E4C_%7B27%7D%5E2%2BC_6%5E3C_%7B27%7D%5E3%7D%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D%E2%89%880.0078,奖励为+10元/注,故五等奖的期望约为+0.0776元/注。五等奖的每注期望居然比四等奖还少一分钱,好坑啊。

ㅤㅤ4. 四等奖为“(5+0)||(4+1)”,其概率为%5Cfrac%7B15C_6%5E5C_%7B27%7D%5E1%2BC_6%5E4C_%7B27%7D%5E2%7D%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D%E2%89%880.0004,奖励为+200元/注,故四等奖的期望约为+0.0868元/注。

ㅤㅤ5. 三等奖为“(5+1)”,其概率为%5Cfrac%7BC_6%5E5C_%7B27%7D%5E1%7D%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D0.0001,奖励为+3000元/注,故三等奖的期望约为+0.4114元/注,有点意思。

ㅤㅤ6. 二等奖为“(6+0)”,其概率为%5Cfrac%7B15%7D%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D%E2%89%888.4645%C3%9710%5E%7B-7%7D,奖励为b元/注,故二等奖的期望约为+8.4645×10⁻⁷b元/注。

ㅤㅤ7. 一等奖为“(6+1)”,其概率为%5Cfrac1%7B16C_%7B33%7D%5E6%7D%E2%89%885.643%C3%9710%5E%7B-8%7D,奖励为a元/注,故二等奖的期望约为+5.643×10⁻⁸a元/注。

ㅤㅤ将上述所有期望相加,可得买双色球赚钱(即总的期望>0)的条件为:

-2+0.2945+0.0776+0.0868+0.4114+8.4645×10⁻⁷b+5.643×10⁻⁸a>0

ㅤㅤ将2移到右边,让等式两边各乘16C_%7B33%7D%5E6,得:

5(C_%7B27%7D%5E6%2BC_6%5E1C_%7B27%7D%5E5%2BC_6%5E2C_%7B27%7D%5E4)%2B10(15C_6%5E4C_%7B27%7D%5E2%2BC_6%5E3C_%7B27%7D%5E3)%2B200(15C_6%5E5C_%7B27%7D%5E1%2BC_6%5E4C_%7B27%7D%5E2)%2B3000C_6%5E5C_%7B27%7D%5E1%2Ba%2B15b%3E32C_%7B33%7D%5E6

ㅤㅤ所以,赚钱条件即为%5Csum%20n_ix_i%3En_0x_0,其中n₀为游戏中的所有可能性,nᵢ为中第i等奖的所有可能性;x₀为每注成本,xᵢ为每注得第i等奖时的奖金。

ㅤㅤ化简上式中的各C值可得:

5218200+1374750+1076400+99000+a+15b>35442176

ㅤㅤ移项可$a+15b>27673826。

结论

ㅤㅤ当双色球的一等奖奖金为a元/注,二等奖奖金为b元/注时,若满足a+15b>27673826,则该彩票的数学期望大于0。将一等奖奖金作为纵坐标,二等奖奖金作为横坐标并绘制每年的各期双色球的奖金的散点图,并将上述条件画成一条直线,结果如下图。

ㅤ2003~2022年的双色球一、二等奖奖金与期望分割线

ㅤㅤ从图中可见:

ㅤㅤ1. 2008年以后就不再有在直线右上方的散点,即期望>0的期数,且2016年之后一等奖奖金不再超过10(一千万)。因此,从2008年以后,买双色球必亏无疑(指数学期望<0)。

ㅤㅤ2. 一等奖的奖金逐渐收敛至5×10⁶~10(五百万至一千万)之间,同时二等奖的奖金在逐年减少,且奖金点趋于集中在一个顶点为(0, 5×10⁶),底边长为10⁷的钝角三角形区域。

ㅤㅤ3. 红点为一年当中所有奖金点的算术平均值,它收敛于(1.9×10⁵, 7.7×10⁶)附近。因此,每张彩票的数学期望=%5Cfrac%7Ba%2B15b%7D%7B27673826%7D-1=%5Cfrac%7B1.9%C3%9710%5E5%2B15%C3%977%C3%9710%5E6%7D%7B27673826%7D-1=-0.64元/注。平均来说,您每买一注双色球将损失为福利事业奉献0.64元。

ㅤㅤ4. 此外,还有少数点的纵坐标为0,代表该期无人蒙中一等奖(换个角度来说,是官方刻意避开了)。

代码

爬虫和画图用的代码如下:

代码块
Python
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复制代码
import numpy as np
import csv,os,re,requests,
from matplotlib import pyplot as plt
from PIL import Image
#爬虫
headers = {'User-Agent': 'Mozilla/5.0 (Windows NT 10.0; Win64; x64; rv:98.0) Gecko/20100101 Firefox/98.0'}
file=open(r"D:/双色球.csv", mode="a", encoding="utf-8-sig", newline="")
writer = csv.writer(file)
for Year in range(20,23):
    year=str(Year).rjust(2,"0")
    for Episode in range(1,160):
        episode=str(Episode).rjust(3,"0")
        response = requests.get('https://kaijiang.500.com/shtml/ssq/'+year+episode+'.shtml',headers=headers)
        response.encoding = 'GBK'
        response.encoding = 'utf-8'
        ab,a,b = re.split('<tr align="center">',response.text,5),"",""
        try:
            x,y = ab[3].split('\t'),ab[4].split('\t')
            x,y = x[21],y[21]
            for i in x:
                if '0'<=i<='9':a+=i
            for i in y:
                if '0'<=i<='9':b+=i        
            try:a=int(a)
            except:a=0
            try:b=int(b)
            except:b=0
            writer.writerow([year+episode,a,b])
        except:
            writer.writerow([year+episode,0,0])
        if(Episode%10==0):print(Year,Episode)
#画图
X=[]#二等奖向量
Y=[]#一等奖向量
file=open(r"D:/双色球.csv", mode="r", encoding="utf-8-sig")
reader = csv.reader(file)
Year="03"
for row in reader:
    if row[0][0]>'2':year='0'+row[0][0]
    else:year=row[0][:2]
    if year==Year:
        a,b=int(row[1]),int(row[2])
        X+=[b]
        Y+=[a]
    else:
        plt.scatter(X,Y)
        plt.scatter(sum(X)/len(X),sum(Y)/len(Y),color="red")
        plt.plot([0,1844922],[27673826,0])
        plt.xlabel("2nd")
        plt.ylabel("1st")
        plt.title("1st and 2nd prizes in Year"+Year)
        plt.savefig(fname=r"D:/"+Year+".png")
        plt.show()
        Year=year
        X=[]
        Y=[]
        a,b=int(row[1]),int(row[2])    
        X+=[b]
        Y+=[a]
plt.scatter(X,Y)
plt.scatter(sum(X)/len(X),sum(Y)/len(Y),color="red")
plt.plot([0,1844922],[27673826,0])
plt.xlabel("2nd")
plt.ylabel("1st")
plt.title("1st and 2nd prizes in Year"+Year)
plt.savefig(fname=r"D:/"+Year+".png")
plt.show()
#将png图片组合成gif动图
im = Image.open(r'D:\03.png')
images = []
images.append(Image.open(r'D:\04.png'))
images.append(Image.open(r'D:\05.png'))
images.append(Image.open(r'D:\06.png'))
images.append(Image.open(r'D:\07.png'))
images.append(Image.open(r'D:\08.png'))
images.append(Image.open(r'D:\09.png'))
images.append(Image.open(r'D:\10.png'))
images.append(Image.open(r'D:\11.png'))
images.append(Image.open(r'D:\12.png'))
images.append(Image.open(r'D:\13.png'))
images.append(Image.open(r'D:\14.png'))
images.append(Image.open(r'D:\15.png'))
images.append(Image.open(r'D:\16.png'))
images.append(Image.open(r'D:\17.png'))
images.append(Image.open(r'D:\18.png'))
images.append(Image.open(r'D:\19.png'))
images.append(Image.open(r'D:\20.png'))
images.append(Image.open(r'D:\21.png'))
images.append(Image.open(r'D:\22.png'))
im.save(r'D:\双色球.gif', save_all=True, append_images=images, loop=1, duration=1000, comment="")
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刮刮乐(好运十倍)的数学期望

绪论

ㅤㅤ玩法:该彩票的成本为-10元/张,其中有一个目标和10行数字,前3行有8个数字,后7行分别有7、6、5、……、1个数字。根据百度图片搜索可推测,这些数字最小为1,最大为56。在这10行数字中,如有任一数字与目标匹配,则可得到数字所在行末尾的奖金。如果有数字10,则可得到数字所在行末尾的奖金的10倍。中奖金额有10、20、30、40、50、60、100、200、500、1000、5000、400000共12种。

ㅤㅤ注意事项:假设56种数字出现的概率相同,同一行出现n个目标数字则获得该行末尾奖金的n倍;在此基础上,该行出现m个10时,则获得该行末尾奖金的(10m+n)倍。同时,假设目标不为10。

推导过程

ㅤㅤ假设12种奖金出现的几率相同,则每行的基本奖金期望为%5Cfrac%7B10%2B20%2B30%2B...%2B400000%7D%7B12%7D=33917.5元,与事实不符。

ㅤㅤ在不清楚各种奖金出现的概率时,可以假设每种奖金出现的概率等于其倒数的k倍,则有k(%5Cfrac1%7B10%7D%2B%5Cfrac1%7B20%7D%2B%5Cfrac1%7B30%7D%2B...%2B%5Cfrac1%7B400000%7D)%3D1,将12种奖金“并联”可得k=10//20//30//...//400000≈3.8。在这种情况下,每行的基本奖金期望=12×3.8元=+45.6元,所以在下面推导期望时可将每行的奖金看做+45.6元。一般地,假设有n种不同的奖金,每种奖金出现的概率等于其倒数的k倍时,kn种奖金的并联值,奖金的期望=nk

ㅤㅤ假设一行有n个数,每个数与目标相同的概率=%5Cfrac%7B55%7D%7B56%C3%9755%7D%3D%5Cfrac1%7B56%7D,出现10的概率也为%5Cfrac1%7B56%7D。该行中出现a个目标和b个10的概率为C_n%5EaC_%7Bn-a%7D%5Eb(%5Cfrac1%7B56%7D)%5E%7Ba%2Bb%7D(%5Cfrac%7B55%7D%7B56%7D)%5E%7Bn-a-b%7D,所以该行的总数学期望则为E(n)%3D%2B45.6%5Csum_%7Ba%3D0%7D%5En%5Csum_%7Bb%3D0%7D%5E%7Bn-a%7D(a%2B10b)C_n%5EaC_%7Bn-a%7D%5Eb(%5Cfrac1%7B56%7D)%5E%7Ba%2Bb%7D(%5Cfrac%7B55%7D%7B56%7D)%5E%7Bn-a-b%7D元。根据该公式,可算出的10行的总数学期望为+512.65元,整张彩票的总数学期望为+502.65元。

结论

ㅤㅤ任何期望大于0的结果都与事实不符。

ㅤㅤ在现实中,彩票中数字10出现的概率微乎其微,应将其忽略不计。排除数字10以后,每行数字对应的奖金的数学期望为E_0(n)%3D%2B45.6%5Csum_%7Ba%3D1%7D%5EnaC_n%5Ea(%5Cfrac1%7B56%7D)%5Ea(%5Cfrac%7B55%7D%7B56%7D)%5E%7Bn-a%7D元。但即使这样计算,整张彩票的总数学期望仍为42.34元/张,仍与事实不符。

ㅤㅤ在现实中,彩票的每个数字与目标相同的概率也很小,且各个数字出现的概率是未知且可操控的。假设目标出现的概率为p,则每行数字对应的奖金的数学期望为E_1(n)%3D%2B45.6%5Csum_%7Ba%3D1%7D%5EnaC_n%5Eap%5Ea(1-p)%5E%7Bn-a%7D%3D%2B45.6np元,且有E_1(1)%2BE_1(2)%2BE_1(3)%2BE_1(4)%2BE_1(5)%2BE_1(6)%2BE_1(7)%2B3E_1(8)%3C10。这里用到了一点多项式展开和求导的小技巧。

ㅤㅤ整张彩票有52个数字,故有45.6×52p<10,解之得p%3C%5Cfrac%7B25%7D%7B5928%7D%E2%89%88%5Cfrac1%7B240%7D。综上所述,数字与目标匹配的概率小于约%5Cfrac1%7B240%7D时,好运十倍的期望不大于0。在p不超过%5Cfrac1%7B240%7D时,每张彩票出现目标数字的概率不超过1-(1-%5Cfrac%7B1%7D%7B240%7D)%5E%7B52%7D%E2%89%880.1952%E2%89%88%5Cfrac15

ㅤㅤ综上所述,如果“每种奖金出现的概率与其倒数成正比”,则要在保证每5张彩票中至少有1张包含目标数字,彩票的数学期望才为正。而每种奖金出现的概率是未知的,甚至可能被人为操控。笔者在刮这类彩票的时候发现,“一行是否包含目标数字”与该行的奖金也不是两个独立的变量。

代码

ㅤㅤ在包含数字10时,求10行数字的总期望所用的代码:

代码块
Python
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def E(n):
    y=0
    for a in range(n+1):
        for b in range(0,n-a+1):
            y+=(a+10*b)*C(n,a)*C(n-a,b)*(1/56)**(a+b)*(55/56)**(n-a-b)
    return y*45.6
print(sum([E(8),E(8)]+[E(i+1) for i in range(8)]))
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ㅤㅤ其它情况以此类推。

备注

ㅤㅤ求C_a%5Eb的函数:

代码块
Python
自动换行
复制代码
def C(a,b):
    y=1
    for i in range(b):
        y*=a-i
        y/=i+1
    return y
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