彈珠台的數學
第一眼看到這彈珠台的中獎表格,是不是會覺得「只有3種情況沒中獎!?」所以,來玩一局吧?

第一眼看到這彈珠台的中獎表格,是不是會覺得「只有3種情況沒中獎!?」所以,來玩一局吧?

(數學好的人會發現要中獎不容易!)
(數學好的人會發現要中獎不容易!)

昨天到南港某大型零售店的外面看到這傳統小遊戲,有10種「情況」會中獎,只有3種「情況」摃龜,遊戲規則很簡單,打16顆彈珠讓它們落在編號1~16號的格子內,最後結算有幾個格子至少佔一顆以上的彈珠?

如果數一數彈珠總共佔了9到11格,可惜沒中獎,其餘則恭喜中獎,獲得相應的獎品如表格。當時我一看,心裡突然覺得不太對勁,難道老闆是耶穌心來著嗎?扭蛋大放送?

我直覺事情沒那麼簡單,這其中一定隱藏著數學問題!於是拿起手機問了 AI,請她算出沒中獎的機率是多少?請她一一詳細解其中有哪些數學題?

結論先行,沒中獎的機會高達…

76% 左右!

反過來說,玩4.2局才會中獎一次!

(數一數是不是10個格子有彈珠?)
(數一數是不是10個格子有彈珠?)

我即使看明白了數學解釋還是不太會算這些算式,不過,這四台彈珠台內的殘局已經說明了不能賭這遊戲,我算一算這些台子,有三台打出了10排,另一台則是11排,所以,前面有幾位沒中獎的苦主。

(這家人看一看就離開了,可能有人也覺得不對勁)
(這家人看一看就離開了,可能有人也覺得不對勁)

若有興趣的人可以看以下詢問及算式,雖然 AI 有一一說明,但代入數字後,我還是不知道怎麼算,而且,算的過程中數字好大,所以,跟著一起跳到最後的機率總表吧!

我如此問:

請問以下情況沒中獎的機率是多少%?

共16個格子,加上16顆彈珠,中獎的情況如表,這表的意思是玩完一局,也就是打出所有彈珠後,數一數有幾個格子裝了至少一顆彈珠?若是數出有9到11格裝了一顆以上的彈珠則沒中獎。另外,這遊戲內有哪些數學知識?請詳細說明算法及運算符的意義。同時給我中幾格的機率各是幾%?

AI 回覆了一個數學算式:

$$P(K=k) = \frac{\binom{16}{k} \times N(16,k)}{16^{16}}$$

然後說這彈珠台有離散數學/組合數學的內容,包含

  • 排列組合
  • 容斥原理
  • 第二類斯特林數
  • 佔位問題(Occupancy Problem)
  • 機率分布

這遊戲在算

16 顆彈珠,最後剛好佔到 k 排的機率,符號解釋如下 $$ p $$ 大寫 P 代表 probability 機率。

$$K$$

大寫 K 代表最後被佔到的排數。

$$k$$

小寫 k 代表某一個指定排數,例如 9 排、10 排、11 排。

$$\binom{16}{k}$$

讀作 16 選 k,意思是先從 16 排裡面,選出 k 排作為有彈珠的排。

$$k!$$

讀作 k 階乘,用來計算排列方式。

$$S(16,k)$$

這叫 第二類斯特林數,意思是把 16 顆彈珠分成 k 個非空群組的方法數。

$$16^{16}$$

16的16次方,意思是每一顆彈珠都有 16 排可去,16 顆彈珠全部可能性是

$$16\times16\times16…\text{乘16次}$$

(要確定喔?不如說是數學問題!)
(要確定喔?不如說是數學問題!)

佔幾排的機率總表如下

最後佔幾排 結果 機率
4排 A賞 0.00004%
5排 扭蛋4個 0.0031%
6排 扭蛋2個 0.085%
7排 扭蛋1個 1.03%
8排 再送1局 6.02%
9排 沒中 18.47%
10排 沒中 30.52%
11排 沒中 27.35%
12排 扭蛋1個 13.03%
13排 扭蛋1個 3.13%
14排 扭蛋2個 0.34%
15排 扭蛋4個 0.014%
16排 B賞 0.00011%

上次修改於 2026-06-02