🐔 百万只鸡砍腿问题

100万只鸡,每次从有腿的鸡中随机抽一只砍掉一条腿,重复100万次
最后期望还有多少只完好的鸡?

🎮 鸡场实时状态
🐔
1,000,000
完好的鸡 (2条腿)
🦵🐔
0
独腿鸡 (1条腿)
🪹
0
无腿鸡 (0条腿)
砍腿进度 0 / 1,000,000
📊 模拟结果 vs 理论值
理论期望值
-
N × 0.3178 ≈ 31.78%
模拟结果
-
等待模拟...
相对误差
-
|模拟 - 理论| / 理论
📈 多次模拟分布

🧮 数学推导:答案约为 N × 31.78%

设 N = 100万,我们要砍 N 次腿。

核心思路:考虑某一只特定的鸡,它保持完好的概率是多少?

关键洞察:一只鸡完好 = 它从未被选中

设在第 k 次砍腿前:

每次砍腿时,从有腿的鸡中随机选一只:

E[Hk+1] = Hk - Hk/(Hk + Ok)

这个递推关系可以用微分方程近似求解。当 N → ∞ 时:

完好鸡的比例 → 0.31784... ≈ 31.78%

因此,完好的鸡的期望数量:

E[完好的鸡] = 1,000,000 × 0.3178 ≈ 317,844

🎯 有趣的发现

这个常数 0.31784... 非常接近 1/π ≈ 0.31831,但并不完全相等!

数学之美:这个问题没有简单的闭式解,但通过递推或微分方程可以精确计算。

直觉理解:一只鸡保持完好 = 它从未被选中。每次被选中的概率约为 1/(有腿鸡数),但有腿鸡数会随着独腿鸡变成无腿鸡而减少,这使得分析变得复杂。

如果题目改成"从所有腿中随机选一条砍掉",那答案就是 N/e² ≈ 13.53%。但原题是"从有腿的鸡中选一只",所以答案是 31.78%。