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分配问题


一个问题,也称为点数问题或未完成的游戏。考虑一个涉及 k 名玩家重复进行同一游戏的锦标赛。每场比赛只有一个获胜者,用 i 表示玩家 i 在某个时刻 w_i 赢得的比赛次数。比赛是独立的,玩家 i 赢得比赛的概率是 p_i。锦标赛规定要持续到一名玩家赢得 n 场比赛为止。如果锦标赛在任何玩家赢得 n 场比赛之前中止,以至于 w_i<n 对于 i=1, ..., k,奖金应如何分配,以便根据玩家获胜的机会按比例分配?

对于玩家 i,将剩余需要赢得的比赛数 r_i=n-w_i>0 称为“配额”。对于两名玩家,设 p=p_1q=p_2=1-p 为单场比赛的获胜概率,a=r_1=n-w_1b=r_2=n-w_2 为每位玩家赢得锦标赛所需的比赛数。那么,赌注应按比例 m:n 分配,其中

m=p^a[1+a/1q+(a(a+1))/(2!)q^2+...+(a(a+1)...(a+b-2))/((b-1)!)q^(b-1)]
(1)
n=q^b[1+b/1p+(b(b+1))/(2!)p^2+...+(b(b+1)...(b+a-2))/((a-1)!)p^(a-1)]
(2)

(Kraitchik 1942年)。

如果 i 名玩家获胜概率相等(“单元概率”),那么玩家 i 在配额 r_1, ..., r_k 下获胜的几率是

 W_i=D_1^(k-1)(r_1,...,r_(i-1),r_(i+1),...,r_k;r_i),
(3)

其中 D 是 2D 型 狄利克雷积分。同样,玩家 i 失败的几率是

 L_i=C_1^(k-1)(r_1,...,r_(i-1),r_(i+1),...,r_k;r_i),
(4)

其中 C 是 2C 型 狄利克雷积分。如果单元配额不相等,则必须使用一般狄利克雷积分 D_(a),其中

 a_i=(p_i)/(1-sum_(i=1)^(k-1)p_i).
(5)

如果 r_i=ra_i=1,那么 W_iL_i 简化为 1/k,这是必然的。设 P(r_1,...,r_k) 为联合概率,即如果比赛完成,玩家将按照参数列表中的 r_is 顺序进行 统计排名。对于 k=3

 P(r_1,r_2,r_3)=CD_1^((1,1))(r_1,r_2,r_3).
(6)

对于 k=4,配额向量为 r=(r_1,r_2,r_3,r_4)Delta=p_2+p_3+p_4

P(r)=sum_(i=0)^(r_3-1)sum_(j=0)^(r_4-1)(r_2-1+i+j; r_2-1,i,j)((p_2)/Delta)^(r_2)((p_3)/Delta)^i((p_4)/Delta)^j×C_(p_1/Delta)^((1))(r_1,r_2+i+j)D_(p_4/p_3)^((1))(r_4-j,r_3-i).
(7)

Sobel 和 Frankowski (1994, p. 838) 给出了 k=5 的表达式。


另请参阅

狄利克雷积分

使用 Wolfram|Alpha 探索

参考文献

Kraitchik, M. “未完成的游戏。” §6.1 in 数学娱乐。 纽约:W. W. Norton, pp. 117-118, 1942年。Sobel, M. 和 Frankowski, K. “分配问题的 500 周年纪念(概率论中最古老的问题)。” 美国数学月刊 101, 833-847, 1994年。

在 Wolfram|Alpha 中被引用

分配问题

请按如下方式引用

Weisstein, Eric W. “分配问题。” 来自 MathWorld--Wolfram Web 资源。 https://mathworld.net.cn/SharingProblem.html

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