Dokładnie rok minął od publikacji pierwszego artykułu o kostkach. Z okazji urodzin - część szósta:)
Pisałem ostatnio, między innymi, o Prawie Wielkich Liczb. Skoro była teoria, dzisiaj relacja z weryfikacji praktycznej. Plan eksperymentu jest prosty - wziąć k6, rzucić wiele razy, zapisać to, co wypadło i zastanowić się, czy można wyciągnąć z tego jakieś wnioski. Dodam jeszcze, że przy założeniu, że kostka jest w porządku (mam nadzieję, że jest), prawdopodobieństwo wylosowania każdego możliwego wyniku jest równe i wynosi 1/6 czyli około 0,1667. Kiedy omawiałem ten eksperyment z Maniexem stwierdził, że głupio rzucać kostką tyle razy, lepiej wykorzystać gotowy generator, który poda choćby i milion wyników. Trochę racji w tym jest, jednak skoro w grach czy to bitewnych, czy fabularnych, czy planszowych, raczej rzadko stosuje się generatory, zazwyczaj jednak korzysta się z tradycyjnych kości, to i ja przynajmniej na początek porzucam sobie zwykłą kością.
Pisałem ostatnio, między innymi, o Prawie Wielkich Liczb. Skoro była teoria, dzisiaj relacja z weryfikacji praktycznej. Plan eksperymentu jest prosty - wziąć k6, rzucić wiele razy, zapisać to, co wypadło i zastanowić się, czy można wyciągnąć z tego jakieś wnioski. Dodam jeszcze, że przy założeniu, że kostka jest w porządku (mam nadzieję, że jest), prawdopodobieństwo wylosowania każdego możliwego wyniku jest równe i wynosi 1/6 czyli około 0,1667. Kiedy omawiałem ten eksperyment z Maniexem stwierdził, że głupio rzucać kostką tyle razy, lepiej wykorzystać gotowy generator, który poda choćby i milion wyników. Trochę racji w tym jest, jednak skoro w grach czy to bitewnych, czy fabularnych, czy planszowych, raczej rzadko stosuje się generatory, zazwyczaj jednak korzysta się z tradycyjnych kości, to i ja przynajmniej na początek porzucam sobie zwykłą kością.
Do rzeczy. Pierwsze 20 losowań dało następujące rezultaty:
2, 6, 6, 5, 1, 6, 2, 6, 2, 4, 1, 1, 3, 1, 3, 6, 5, 1, 3, 4
Po przeliczeniu ile czego wyszło uzupełniłem słupki:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 5 | 0,25 |
2 | 3 | 0,15 |
3 | 3 | 0,15 |
4 | 2 | 0,1 |
5 | 2 | 0,1 |
6 | 7 | 0,25 |
Jak widać idealnie nie jest. Szóstki i
jedynki wypadały 2,5 raza częściej niż czwórki i piątki! Dwójki i
trójki znalazły się gdzieś pośrodku stawki.
Kolejne 20 losowań:
5, 5, 5, 4, 5, 3, 5, 6, 3, 4, 5, 4, 3, 2, 2, 2, 2, 2, 4, 6
I kolejna tabelka - stan rzeczy po 40 losowaniach:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 5 | 0,125 |
2 | 8 | 0,2 |
3 | 6 | 0,15 |
4 | 6 | 0,15 |
5 | 8 | 0,2 |
6 | 7 | 0,175 |
Częstości rzeczywiście jakby zbiegały do 0,1667. Ale zobaczmy co będzie.
Jedziemy dalej:
4, 2, 4, 3, 2, 2, 2, 2, 5, 3, 3, 6, 2, 1, 2, 4, 2, 1, 4, 3
Po 60 losowaniach wyniki prezentują się następująco:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 7 | 0,1167 |
2 | 16 | 0,2667 |
3 | 10 | 0,1667 |
4 | 10 | 0,1667 |
5 | 9 | 0,15 |
6 | 8 | 0,1333 |
Dwójka się niebezpiecznie oddala od stawki, ale trójka i czwórka celują dokładnie w prawdopodobieństwo!
Trochę przyśpieszamy i skaczemy 60 rzutów do przodu:
2, 5, 4, 6, 6, 4, 6, 1, 5, 3, 1, 3, 4, 5, 5, 3, 3, 2, 1, 1,
5, 3, 3, 3, 3, 3, 1, 3, 6, 5, 1, 5, 4, 4, 4, 1, 1, 3, 2, 1,
5, 3, 2, 1, 1, 1, 6, 4, 5, 2, 6, 3, 6, 1, 2, 1, 2, 4, 4, 3.
OK. Rzuciłem kostką w sumie 120 razy. Zestawienie przyjmuje następujące kształty:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 21 | 0,175 |
2 | 23 | 0,1917 |
3 | 24 | 0,2 |
4 | 20 | 0,1667 |
5 | 17 | 0,1417 |
6 | 15 | 0,125 |
Ciąg dalszy już zupełnie hurtem. Kolejne 240 wyników:
1 | 1 | 2 | 1 | 3 | 3 |
1 | 4 | 4 | 2 | 2 | 1 |
1 | 3 | 3 | 2 | 1 | 1 |
4 | 1 | 6 | 1 | 5 | 1 |
4 | 3 | 4 | 5 | 4 | 5 |
1 | 6 | 1 | 1 | 5 | 3 |
5 | 6 | 2 | 4 | 4 | 4 |
4 | 5 | 4 | 5 | 3 | 4 |
2 | 1 | 3 | 3 | 5 | 6 |
5 | 5 | 4 | 2 | 3 | 5 |
4 | 1 | 6 | 2 | 4 | 3 |
6 | 6 | 6 | 2 | 3 | 2 |
4 | 4 | 2 | 2 | 1 | 2 |
1 | 5 | 3 | 6 | 2 | 2 |
4 | 3 | 5 | 2 | 4 | 5 |
5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 5 |
1 | 6 | 4 | 2 | 6 | 1 |
2 | 6 | 5 | 6 | 3 | 5 |
5 | 1 | 6 | 5 | 2 | 2 |
4 | 6 | 1 | 6 | 4 | 5 |
3 | 4 | 6 | 6 | 1 | 1 |
3 | 2 | 3 | 3 | 5 | 3 |
1 | 5 | 4 | 5 | 4 | 6 |
4 | 4 | 1 | 3 | 2 | 1 |
4 | 3 | 6 | 5 | 2 | 2 |
1 | 5 | 3 | 6 | 3 | 2 |
3 | 5 | 4 | 1 | 2 | 4 |
2 | 6 | 3 | 2 | 1 | 3 |
4 | 3 | 6 | 4 | 6 | 2 |
2 | 4 | 4 | 2 | 6 | 1 |
6 | 3 | 3 | 1 | 3 | 3 |
6 | 2 | 6 | 3 | 4 | 5 |
4 | 4 | 3 | 5 | 1 | 2 |
4 | 4 | 3 | 4 | 1 | 5 |
2 | 3 | 3 | 2 | 3 | 2 |
3 | 6 | 3 | 6 | 6 | 6 |
3 | 1 | 5 | 6 | 3 | 2 |
2 | 3 | 5 | 3 | 1 | 1 |
4 | 5 | 6 | 4 | 6 | 5 |
6 | 1 | 2 | 5 | 3 | 2 |
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 59 | 0,1639 |
2 | 64 | 0,1778 |
3 | 72 | 0,2 |
4 | 62 | 0,1722 |
5 | 52 | 0,1444 |
6 | 51 | 0,1417 |
Myślę, że w tym miejscu powiem stop. Statystycznie powinienem otrzymać po 60 razy każdy możliwy wynik. W praktyce - sześćdziesiątki nie mam żadnej. Jedynek wypadło 59, dwójek 64, trójek 72, czwórek 62, piątek 52 i szóstek 51. 360 losowań to wciąż trochę mało, ale zaczynam mieć podejrzenia, że moja kostka lubi trójki, za to piątek i szóstek nie bardzo:( Z braku pomysłu na to, co zrobić z dziwnymi wynikami, spróbowałem policzyć wariancje dla wartości częstości, żeby sprawdzić, czy się zmniejszają. W końcu w nieskończoności powinniśmy dostać wszędzie równe wartości (1/6), a wariancja określa jak bardzo zmienne są elementy zbioru liczb (zrobiłem to trochę na czuja, ale chyba z grubsza ma to sens). Okazało się, że i owszem, wariancja otrzymanych częstości maleje wraz z ilością losowań, ale nie jakoś super żwawo, raczej opornie i w bólach. Ba! W jednym przypadku (dla wyników po 60 rzutach) zdarzyło się nawet, że parametry poszły w górę zamiast w dół. Cóż. Wprawdzie do nieskończoności naprawdę kawał drogi... ale oczekiwałem, że będzie lepiej.
Możliwe, że kostka jest nieco źle wyważona. Szkoda, że jest za ciężka żeby pływać w wodzie, ale pomyślę nad metodą sprawdzenia. Może jakby nasypać do wody soli i rozpuścić?
Spróbuję powtórzyć eksperyment, tym razem w telegraficznym skrócie i korzystając z pomocy generatora (nie uśmiecha mi się znowu rzucać kilkaset razy):
Tak wygląda nowe 360 wyników losowania k6, tym razem wygenerowane przez maszynę:
6 | 4 | 3 | 4 | 6 | 6 | 3 | 2 | 2 | 5 | 1 | 3 |
5 | 1 | 3 | 5 | 4 | 3 | 6 | 6 | 4 | 2 | 5 | 4 |
2 | 5 | 4 | 1 | 1 | 6 | 2 | 4 | 3 | 1 | 5 | 4 |
2 | 2 | 4 | 3 | 2 | 4 | 2 | 5 | 1 | 6 | 5 | 3 |
5 | 2 | 4 | 5 | 1 | 3 | 1 | 3 | 2 | 3 | 1 | 1 |
1 | 5 | 1 | 2 | 5 | 1 | 2 | 5 | 2 | 5 | 1 | 5 |
6 | 5 | 3 | 6 | 4 | 5 | 2 | 1 | 1 | 4 | 1 | 1 |
6 | 4 | 4 | 6 | 4 | 4 | 1 | 6 | 2 | 6 | 1 | 6 |
3 | 1 | 3 | 4 | 5 | 6 | 3 | 1 | 3 | 6 | 4 | 1 |
3 | 3 | 3 | 2 | 4 | 2 | 3 | 5 | 5 | 5 | 1 | 2 |
4 | 5 | 3 | 4 | 1 | 4 | 5 | 2 | 3 | 6 | 6 | 1 |
4 | 6 | 3 | 5 | 6 | 6 | 6 | 4 | 4 | 2 | 1 | 1 |
2 | 2 | 1 | 6 | 2 | 1 | 1 | 2 | 2 | 3 | 5 | 4 |
3 | 2 | 3 | 3 | 6 | 5 | 4 | 4 | 5 | 6 | 4 | 4 |
4 | 4 | 2 | 6 | 4 | 4 | 4 | 5 | 5 | 6 | 5 | 1 |
4 | 4 | 4 | 3 | 5 | 3 | 2 | 2 | 5 | 5 | 2 | 1 |
6 | 3 | 2 | 2 | 3 | 3 | 4 | 3 | 2 | 6 | 1 | 5 |
1 | 2 | 2 | 1 | 4 | 5 | 1 | 3 | 2 | 5 | 5 | 2 |
6 | 2 | 2 | 5 | 3 | 2 | 3 | 3 | 1 | 2 | 3 | 4 |
3 | 4 | 4 | 4 | 1 | 1 | 2 | 6 | 5 | 4 | 6 | 4 |
5 | 1 | 6 | 3 | 3 | 6 | 6 | 3 | 3 | 1 | 2 | 4 |
1 | 5 | 3 | 2 | 5 | 5 | 5 | 2 | 1 | 1 | 4 | 1 |
5 | 2 | 6 | 2 | 1 | 6 | 4 | 2 | 6 | 2 | 6 | 1 |
4 | 6 | 6 | 1 | 3 | 6 | 3 | 6 | 6 | 1 | 2 | 2 |
4 | 6 | 3 | 3 | 1 | 6 | 4 | 6 | 6 | 1 | 5 | 3 |
3 | 1 | 2 | 5 | 4 | 4 | 4 | 3 | 1 | 1 | 1 | 3 |
6 | 2 | 4 | 3 | 4 | 2 | 3 | 6 | 6 | 3 | 6 | 6 |
1 | 4 | 6 | 2 | 1 | 2 | 3 | 1 | 6 | 4 | 2 | 6 |
6 | 5 | 2 | 2 | 1 | 2 | 3 | 4 | 4 | 4 | 6 | 6 |
2 | 1 | 3 | 6 | 1 | 5 | 2 | 3 | 3 | 5 | 4 | 5 |
Wyniki rozłożyły się następująco:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 62 | 0,1722 |
2 | 63 | 0,1750 |
3 | 60 | 0,1667 |
4 | 64 | 0,1778 |
5 | 51 | 0,1417 |
6 | 60 | 0,1667 |
Losowań znów było 360, więc każdy jeden wynik w idealnej sytuacji powinien wystąpić 60 razy, co daje 0,1667 czyli 16,67% całej puli. Najmniej wypadło piątek - o 9 mniej, niż możnaby się spodziewać (różnica wyniosła 2,5%). Najwięcej jest tym razem czwórek, o 4 "za dużo" (1,11%). W dwóch przypadkach (trójki i szóstki) wyszło dokładnie tyle, ile miało. Wyniki są nieco bardziej zbieżne z oczekiwanymi, niż w przypadku rzutów moją kostką. Wychodzi, że z kostką nie jest aż tak źle, ale chyba jednak 360 losowań to dość mało.
Spróbuję jeszcze raz, ostatni, w celu weryfikacji. Znowu automatem, ale zwiększę liczbę losowań do, powiedzmy, 12000. Nie będę już wklejał wartości (za dużo ich), tylko samo podliczenie wyników:
Wynik | Liczba wystąpień | Częstość |
1 | 2018 | 0,1682 |
2 | 2010 | 0,1675 |
3 | 1988 | 0,1657 |
4 | 2009 | 0,1674 |
5 | 1939 | 0,1616 |
6 | 2036 | 0,1697 |
Co wyszło - widać powyżej. Jest lepiej - częstości wyraźnie są coraz bliżej czegoś około 0,1667. Największa odchyłka w minusie jest tym razem na piątkach (-0,5%), w plusie - na szóstkach (+0,3%). Jest lepiej. I pewnie byłoby jeszcze lepiej, gdyby losować dalej. Aż do nieskończoności:)
Podsumowanie.
Rzucając paręset razy kością, przekonałem się, że 360 rzutów to wcale nie tak dużo, a nazwa "Prawo Wielkich Liczb" naprawdę odnosi się do WIELKICH liczb. Poza tym udało się (chyba) pokazać, że wspomniane prawo to prawda. I to by było z grubsza tyle.
Jak ktoś czuje wewnętrzną potrzebę, to na wikipedii można sobie pooglądać różne mądre wzory i uczone teksty na ten temat. Albo nawet papierową książke przeczytać (bibliografia, podobna jak ostatnio, poniżej).
O czym następnym razem, jeszcze nie wiem. Ale coś wymyślę.
Bibliografia:
1. Wikipedia (Prawo Wielkich Liczb)
2. M. Zakrzewski, T. Żak: Kombinatoryka, prawdopodobieństwo i zdrowy rozsądek
3. Hugo Steinhaus: Orzeł czy reszka?
W cyklu "Kości, kostki, kosteczki..." dotąd ukazało się sześć (licząc z tym) artykułów. Tutaj poprzednie pięć: