保龄球,在世界大部分地区被称为“十瓶制”,是一种通过滚动重球沿狭长球道,试图击倒排列成三角形(顶点朝向保龄球手)的十个球瓶的游戏。10 个保龄球瓶的排列方式是四面体,也是三角形数 。
每“局”最多允许投掷两个球(或“滚球”),一场比赛由十局组成(最后一局球的数量有特殊规则)。如果在第一球击倒所有球瓶,结果称为“全中”,该局不再奖励第二球(除非在第十局也是最后一局获得全中的情况下,在这种情况下奖励两个额外的球),并且计分是 10 分加上接下来两球击倒的球瓶数。如果在第一球投掷后击倒部分或没有击倒球瓶,则奖励第二球。如果在第二球击倒所有剩余球瓶,结果称为“补中”,并且计分是 10 分加上下一球投掷击倒的球瓶数。如果在每局投掷两个球后,所有球瓶没有被击倒,则该局的得分按击倒的球瓶总数计算。
比赛共进行十局,除非最后一局包含全中或补中,在这种情况下会奖励额外的一球。
可能的最大分数,对应于 12 次全中,是 300 分。
可能的保龄球比赛总数非常庞大;第一局第一球有 11 种可能性(洗沟、1、2、...、9、全中),并且在其他九局中的每一局都存在相同的可能性。因此,在不考虑每局的第二球的情况下,至少有 (Balmoral Software)。事实上,由于每局第二球的影响,实际的比赛数量要大得多。可能的比赛总数是
(1)
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(Cooper 和 Kennedy 1990)。
定义集合
(2)
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和矩阵
(3)
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(4)
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(5)
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那么,对应于得分 的比赛数量的生成函数由下式给出
(6)
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其中 是
矩阵中的条目
(7)
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(Cooper 和 Kennedy 1990)。
得分为 , 1, 2, 3, 4, 5 的可能比赛数量为:1, 20, 210, 1540, 8855, 42504, ... (OEIS A060853;Cooper 和 Kennedy 1990)。从上图可以看出,可能比赛数量作为
函数的分布并非完全围绕其最大值对称。最佳拟合高斯分布由下式给出
(8)
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其中 ,
, 和
(上方虚线蓝色曲线)。
平均得分由下式给出
(9)
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(10)
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(Cooper 和 Kennedy 1990)。得分 的众数是
。对于
, 289, ..., 300,总数分别为 12, 11, 11, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1。
具有相同可能投掷方式的分数总结在下表中。
1 | 0, 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298, 299, 300 |
11 | 289, 290 |
12 | 287, 288 |
13 | 285, 286 |
14 | 283, 284 |
15 | 281, 282 |