輪盤實驗室 · 實驗室 · 統計學 · 8分鐘

卡方檢驗

檢驗「呢37個數係咪似公平轉輪會出嘅結果?」嘅標準方法。

簡單講

χ² = Σ(觀察值 − 期望值)² / 期望值,37格全部加埋。再同自由度36嘅卡方分佈比,就得出 p 值。

統計量係
Σ (O−E)²/E
自由度(df)
36
5%嘅臨界值
51.0
1%嘅臨界值
58.6

點樣計

每個格設備格轉子上面37個有號碼嘅格之一。又叫 slot、cup。睇全文 →嘅期望次數係n/37。每一格,將觀察值同期望值嘅差平方,再除以期望值;然後將37項加埋。公平轉輪計出嚟平均大約係36(即係自由度實驗室自由度一個統計量入面互相獨立嘅數值個數。對37個格做卡方檢驗就係36,因為啲計數加埋一定要等於總數。睇全文 →),標準差數學標準差方差嘅平方根;一個結果通常離期望值有幾遠。睇全文 →大約8.5。高過51.0就喺5%水平顯著;高過58.6就喺1%水平顯著。「輪盤轉輪偏差分析器」會計呢個統計量,再用正則化不完全伽瑪函數計出準確嘅p 值實驗室p 值如果個轉輪係公平嘅,會見到至少同而家咁大偏離嘅概率。睇全文 →。

轉數n每格期望值每格嘅 σ+2σ 嗰格+3σ 嗰格
370103.11619
1,000275.13742
3,7001009.9120130
10,00027016.2303319
37,0001,00031.21,0621,094
σ ≈ √(n·p·(1−p)),p = 1/37。1,000轉入面一格中37次冇乜出奇;中42次就值得收第二個樣本。

計一次例子

1,000轉。三十六格每格中20到34次;8號格中咗41次。期望值係27.03。淨係8號格嗰項就係(41 − 27.03)²/27.03 = 7.2。假設其餘36項加埋係38(好典型)。χ² = 45.2,自由度36,p ≈ 0.14。唔顯著:公平轉輪每七次就有一次會咁。8號格只係候選,唔係發現,答案係再轉多一千次。

前提假設

每一轉都係獨立嘅數學獨立嘅轉無論之前開過乜,每一轉嘅概率都一樣。本站每一個計算都係建基喺呢度。睇全文 →,而且每格期望次數最少係5,即係n要 ≥ 185,個檢驗先有效,要有用就要多好多。將唔同轉輪嘅轉數撈埋,喺精神上違反咗第一個假設(你檢驗緊嘅係一個混合物,唔係一個轉輪)。荷官手勢效應就會真真正正違反佢,推高χ²,就算冇任何一格喺物理上真係易中啲。

輪盤荷官手勢輪盤每一轉都係獨立嘅

Pearson同蒙地卡羅

Karl Pearson喺1900年發表呢個檢驗,佢最早計嘅例子之一,就係26,306轉有紀錄嘅蒙地卡羅輪盤結果,佢發現啲結果唔均勻到冇可能係巧合,仲宣佈「蒙地卡羅輪盤……唔係一個靠運氣嘅遊戲」。後來嘅作者認為,幫報紙記錄結果嘅記者作咗好多出嚟,呢樣本身就係關於數據來源嘅一課。

個檢驗同個轉輪
1900

Pearson發表卡方擬合優度檢驗,用蒙地卡羅嘅轉做例子。

1900年代嘅時候

啲轉數數據受到質疑;記錄嘅人似乎作咗一串串結果出嚟。

1920年代嘅時候

Fisher將自由度正式化;5%嘅慣例開始定落嚟。

1940–50年代嘅時候

統計學家攞輪盤嘅轉做均勻性檢驗嘅教科書數據。

1990年代嘅時候

García-Pelayo一家用真正記錄落嚟嘅數據應用呢個方法,喺馬德里贏錢。

而家

賭場對自己啲轉輪做同樣嘅檢驗,當係例行維修嘅一部分。

Pearson喺1900年嘅檢驗發現蒙地卡羅嘅轉唔均勻到離晒譜;原來報紙嘅記錄員作咗好多出嚟。

蒙地卡羅嘅輪盤

一個真實檢驗:拉斯維加斯嘅自動轉輪

玩家成日懷疑自動轉輪會將球設備球沿住球道、逆住轉子方向打出去嗰粒細球。現代嘅球係用仿象牙或者 Teflon 整,直徑18–21 mm。睇全文 →引開大注。2017年有一個分析,喺拉斯維加斯Interblock嘅無荷官雙零號轉輪零號唯一一個綠色格,冇任何一賠一注、打注或者欄注包到佢;莊家優勢就係由佢嚟。又叫單零、0。睇全文 →轉輪上面驗證呢個懷疑,落一段由五個相鄰號碼組成嘅弧,即係轉輪計時玩家會落嗰種注。299轉入面,嗰段弧中咗29次,期望係39.3次,咁嘅差距公平轉輪大約有4%時間會出現。38格全部計嘅卡方係45.29,自由度37:p = 16.5%。第二個樣本喺三個轉輪轉咗1,204次,χ² = 34.79,p = 57%,而試過嘅任何大小嘅弧都唔顯著。兩個樣本加埋1,503轉,χ² = 41.75,p = 27%。結論係冇證據顯示轉輪操控粒球。淨係睇第一個樣本好似可疑;真正搞掂問題嘅係第二個樣本。

邊個樣本轉數χ²自由度(df)p
第一個29945.293716.5%
第二個,三個轉輪1,20434.793757%
兩個加埋1,50341.753727%
啲數字嚟自嗰個2017年嘅分析;每個 p 值都由佢嘅χ²計出嚟。雙零轉輪有38格,所以有37個自由度。

卡方以外

如果只係懷疑一格,二項檢驗嘅功效高啲。如果懷疑一段弧,就用「分區分析」嗰頁嘅區轉輪區轉輪上面一段連續嘅格,唔同投注枱面上面嘅一組號碼。睇全文 → z檢驗。卡方係綜合檢驗:佢話你知有嘢唔妥,但唔講係乜。先用佢,再睇清楚。

分區分析

公式

χ² = Σᵢ (Oᵢ − Eᵢ)² / Eᵢ
Eᵢ = n / 37 · 自由度 df = 36
臨界值係:51.0(5%) · 58.6(1%)

問題

點解係36個自由度,唔係37個?

37個數加埋一定係n,所以只有36個可以自由變。

一個偏差好嚴重嘅轉輪,χ²會係幾多?

一個轉輪如果喺10,000轉入面有一格以25分之1中,淨係嗰格一項就大約60;χ²大約100,p實際上等於零。

我可唔可以用200轉嚟做?

技術上可以,每格期望值係5.4。但除非有一格畀人黐死咗,否則佢乜都偵測唔到。

漫畫小插曲

將意外嘅平方加埋。再同51.0比。

將意外嘅平方加埋。再同51.0比。

來源

  1. Pearson, K. “On the criterion that a given system of deviations from the probable…” Philosophical Magazine 50(302), 1900.
  2. Feller, W. An Introduction to Probability Theory and Its Applications, Vol. 1. Wiley,第3版,1968。賭徒輸清光問題,第XIV章。
  3. Wizard of Odds. “Organic Roulette Experiment.” 2017年3月;2026年8月3日更新咗。
2026-09-28審閱模型:歐式單零輪盤方法 ↗來源 ↗