0-100区间随机选取3个实数时,中位数及最值最接近50的概率求解问询
0-100区间随机选取3个实数时,中位数及最值最接近50的概率求解问询
嘿,我来帮你把这个问题拆解得明明白白,不用怕复杂的公式,咱们用直观的逻辑和对称思路来捋~
首先先明确前提:咱们是均匀随机从0到100里选3个实数,排序后叫a(最小数)、b(中位数)、c(最大数)。因为是实数,两个数和50距离完全相等的概率是0,所以咱们直接忽略这种极端情况,只考虑三种互斥的情况:b最接近50,a最接近50,c最接近50,三者概率加起来是1。
先利用一个关键的对称性:0和100关于50完全对称,所以“最小值a最接近50”的概率,肯定和“最大值c最接近50”的概率相等,咱们先记这个概率为P,中位数的概率为Q,那显然2P + Q = 1,所以只要算出其中一个,剩下的就都能推导出来。
接下来咱们分场景逐个分析:
- 场景1:三个数都在0到50之间:这种情况的概率是(1/2)³=1/8。排序后a≤b≤c≤50,显然c(最大值)离50最近,所以这部分贡献给最大值的概率1/8。
- 场景2:三个数都在50到100之间:概率也是1/8。排序后a≤b≤c≥50,显然a(最小值)离50最近,贡献给最小值的概率1/8。
- 场景3:两个数在0-50,一个数在50-100:概率是C(3,2)*(1/2)³=3/8。咱们把左边两个数里更大的那个叫y,右边的数叫z。现在比较谁离50更近:y肯定比左边另一个数离50近,接下来只需要比y和z到50的距离:
- 如果y + z > 100,那y(中位数)离50更近;
- 如果y + z < 100,那z(最大值)离50更近。
不用纠结复杂的积分计算,直接说结论:这种场景里y+z>100的概率是2/3,y+z<100的概率是1/3。所以这部分里,中位数的概率增加3/8 * 2/3=1/4,最大值的概率增加3/8 *1/3=1/8。
- 场景4:两个数在50-100,一个数在0-50:概率也是3/8,和场景3完全对称。把左边的数叫x,右边两个数里更小的那个叫y:
- 如果x + y < 100,那x(最小值)离50更近;
- 如果x + y > 100,那y(中位数)离50更近。
同样,x+y<100的概率是1/3,x+y>100的概率是2/3。所以这部分里,最小值的概率增加3/8 *1/3=1/8,中位数的概率增加3/8 *2/3=1/4。
现在把所有概率加起来就能得到结果:
- 中位数b最接近50的概率Q=1/4 +1/4=1/2;
- 最小值a最接近50的概率P=1/8 +1/8=1/4;
- 最大值c最接近50的概率也是1/4。
简单总结一下:三个数排序后,中位数有一半的概率最接近50,最小值和最大值各有四分之一的概率~
备注:内容来源于stack exchange,提问作者Araucaria - him
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