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大数定律模拟器

转动一个 M 面均匀装置若干次,看观测频率怎样一点点靠近理论值 1/M。 所有随机数由 mulberry32 算法加你指定的种子生成——同样的参数,任何人、任何时间、任何设备都会得到完全一样的结果

纯前端计算,不上传任何数据 无需注册 配套阅读:大数定律

理论概率 1/6 ≈ 16.667%
10,000 次
决定整个结果,可复现
种子依次 +1
 
 
 

试验次数

正在计算…

1 号面观测频率

正在计算…

卡方统计量 χ²

正在计算…

p 值

正在计算…

观测频率向理论概率的收敛

横轴为对数刻度。每条线是一次独立的模拟。

各面出现次数

仅统计第 1 条轨迹。参考线为理论期望次数 n/M。

怎么用这个模拟器

1. 先看「收敛」到底长什么样

保持默认参数(6 面、10000 次、3 条轨迹)点一下「重新运行」。你会看到三条线在左侧剧烈摆动,然后逐渐收拢到 1/6 ≈ 16.667% 附近。

把试验次数拉到 200000,收拢会更紧。这就是大数定律频率依概率收敛到概率。

注意这里收敛的是什么

收敛的是频率(比例),不是次数差

如果某一面在前 1000 次里少出现了 20 次,大数定律不保证后面会多出现 20 次把它补回来。它保证的是:分母越来越大,这 20 次的相对影响越来越小,最终稀释到看不见。

事实上,次数差的绝对值期望还会随 √n 继续变大。这一点在《大数定律》里有专门的图。误以为「会补回来」就是赌徒谬误

2. 再看「随机的样子」有多不整齐

把面数换成 49,次数保持 10000。看第二张图:49 根柱子高低不齐——用默认种子 20260829 时,最多的一面出现 237 次,最少的只有 169 次,而理论期望是 204.1 次。最高比最低多了整整四成。

这不是装置有问题——数据就是用均匀随机算法生成的,真值百分之百均匀。这就是随机本来的样子。(此时卡方检验给出 p = 0.264,完全正常。)把「看起来不齐」当成「有规律」,正是《冷热号的统计学真相》讲的那件事。

3. 用 p 值给「看起来不齐」定量

第四块数字是卡方检验的 p 值。它回答的是:假如装置真的均匀,出现这么不齐(或更不齐)的结果,概率有多大?

反复点「换一个种子」,你会看到 p 值在 0 到 1 之间大致均匀地跳动。这是对的——原假设成立时,p 值本来就服从均匀分布。

多点几次,迟早会撞上一个 p < 0.05。平均每 20 次会遇到 1 次。此时模拟器会明确标注这是假阳性,因为我们百分之百确定数据来自均匀分布。

这个按钮是一个陷阱,请意识到它

「换一个种子」这个按钮,让你可以一直换到出现 p < 0.05 为止,然后截图说「看,检验显示不均匀」。

这在统计学里叫 p-hacking,是学术不端行为,也是各种「数据分析发现规律」类内容最常见的手法。

防住它的唯一办法是:在看数据之前就把参数和判据全部写死,只跑一次。这也是为什么本站每张图的种子都印在图注里——你可以核对我有没有换过。

关于自由度的一个说明

本工具用的自由度是 M − 1

这是标准做法,在这里也是对的,因为每次试验只产生一个结果(转一次只出一个面)。

但如果每期同时抽出 k 个不同的号码(比如 49 选 6),情况就变了——各号码的计数之间存在额外约束,正确的自由度是 M − k 而不是 M − 1。用错会把名义 5% 的检验实际做成 1.23%,也就是严重缺乏敏感度

推导与蒙特卡洛验证见《随机性检验:卡方统计量与 p 值》第五节。本工具的 k = 1,此时 M − k = M − 1,两种取法恰好一致。

复现方法

随机数生成器是 mulberry32,一个 32 位状态的确定性算法:

a = a + 0x6D2B79F5t = a ⊕ (a >>> 15)1|a 相乘;
t = t + ((t ⊕ (t >>> 7)) × (61|t)) ⊕ t;输出 (t ⊕ (t >>> 14)) / 2³² 完整实现见本站 assets/js/charts.js 中的 XA.mulberry32

不是密码学安全的随机数生成器,也不适合任何需要不可预测性的场合。选它是因为实现短、跨平台结果一致、便于教学复现。

i 条轨迹用的种子是 种子 + i − 1。第二张图与所有统计量只使用第 1 条轨迹。

这个工具不能做什么

能力边界
问题本工具
展示频率如何收敛到概率可以,这是它的主要用途
展示随机数据看起来有多「不随机」可以
演示卡方检验与 p 值的行为可以
演示 p-hacking 为什么危险可以,「换一个种子」按钮就是
检验某台真实装置是否公平不能。本工具只处理自己生成的模拟数据
预测下一次出哪一面不能,而且任何工具都不能

最后一行需要强调:即便你在这里看到某一面「明显偏多」,也不能据此推断它下一次更容易出现。数据是均匀生成的,偏多纯属波动;而就算换成一台真有偏差的装置,你能推断的也只是「长期频率略高」,不是「下一次会是它」。这两件事的区别,是《预测的不可能性》全文在讲的。