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輪盤實驗室 · 實驗室 · 統計 · 8分鐘

卡方檢驗

檢驗「這37個計數是否像公平轉輪會產生的結果?」的標準方法。

簡短答案

χ² = Σ(觀察值 − 期望值)² / 期望值,對全部37個口袋求和。再與自由度36的卡方分佈比較,即可得出 p 值。

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

計算方式

每個口袋設備口袋轉子上37個有號碼隔間之一。也稱 slot、cup。閱讀全文 →的期望計數是n/37。對每個口袋,把觀察值與期望值之差平方,再除以期望值;然後把37項相加。公平轉輪得出的值平均約為36(即自由度實驗室自由度統計量中彼此獨立的數值個數。對37個口袋做卡方檢驗時為36,因為計數必須加總為總數。閱讀全文 →),標準差數學標準差方差的平方根;結果與期望值的典型距離。閱讀全文 →約8.5。高於51.0即在5%水平顯著;高於58.6則在1%水平顯著。「輪盤轉輪偏差分析器」會計算這個統計量,並以正則化不完全伽瑪函數求出精確的p 值實驗室p 值若轉輪公平,觀察到至少與目前偏差同樣大的偏離的概率。閱讀全文 →。

旋轉次數n每個口袋的期望值每個口袋的 σ+2σ 的口袋+3σ 的口袋
370103.11619
1,000275.13742
3,7001009.9120130
10,00027016.2303319
37,0001,00031.21,0621,094
σ ≈ √(n·p·(1−p)),其中p = 1/37。在1,000次旋轉中,某口袋中獎37次並不出奇;中獎42次就值得再收集第二個樣本。

一個計算實例

1,000次旋轉。三十六個口袋各中獎20至34次;8號口袋有41次。期望值為27.03。單是8號口袋這一項就是(41 − 27.03)²/27.03 = 7.2。假設其餘36項合計為38(屬典型情況)。χ² = 45.2,自由度36,p ≈ 0.14。不顯著:公平轉輪每七次就有一次會出現這種結果。8號口袋只是候選,不是發現;該做的是再收集一千次旋轉。

假設條件

旋轉彼此獨立數學獨立轉輪結果每次旋轉不論過去紀錄,概率都相同。本站每項計算的基礎。閱讀全文 →,且每個口袋的期望計數至少為5,即n ≥ 185檢驗才算有效,要有實際用途則需要多得多。把不同轉輪的旋轉合併,在精神上違反了第一項假設(你檢驗的是幾個轉輪的混合,而不是一個轉輪)。荷官特徵效應則會實際違反這項假設,推高χ²,即使沒有任何口袋在物理上較易中獎。

輪盤荷官特徵獨立的輪盤旋轉

Pearson與蒙地卡羅

Karl Pearson於1900年發表這個檢驗,他最早的計算實例之一,就是26,306次有紀錄的蒙地卡羅輪盤旋轉。他發現這些結果極不均勻,不可能出於偶然,並宣稱「蒙地卡羅輪盤……並不是一種碰運氣的遊戲」。後來的作者斷定,為報章記錄旋轉結果的記者捏造了其中許多紀錄;這本身就是關於數據來源的一課。

檢驗與轉輪
1900

Pearson發表卡方擬合優度檢驗,並以蒙地卡羅旋轉為例。

1900年代

旋轉數據受到質疑;記錄者似乎捏造了一連串結果。

1920年代

Fisher將自由度正式化;5%慣例逐漸確立。

1940–50年代

統計學家將輪盤旋轉當成均勻性檢驗的教科書數據。

1990年代

García-Pelayo家族以真實記錄的數據運用這個方法,在馬德里贏錢。

今日

賭場對自己的轉輪進行同樣的檢驗,作為例行維護的一部分。

Pearson在1900年的檢驗發現,蒙地卡羅的旋轉紀錄不均勻得離譜;原來報章的記錄者捏造了其中許多。

蒙地卡羅輪盤

真實檢驗:拉斯維加斯的自動轉輪

玩家常懷疑自動轉輪會讓球設備球沿球道、以反方向擲向轉子的那顆小球。現代球由仿象牙或Teflon製成,直徑18–21 mm。閱讀全文 →避開大額賭注。2017年的一項分析在拉斯維加斯Interblock的無荷官雙零轉輪零號單一綠色口袋,沒有任何等額賠付、打注或欄注涵蓋;是莊家優勢的來源。也稱單零、0。閱讀全文 →轉輪上檢驗這種懷疑,押注一段由五個相鄰號碼組成的弧段,也就是轉輪計時玩家會下的那種賭注。299次旋轉中,弧段只中了29次,而期望值是39.3次;公平轉輪約有4%的時間會出現這樣的差距。全部38個口袋的卡方值為45.29,自由度37:p = 16.5%。第二個樣本來自三個轉輪,共1,204次旋轉,χ² = 34.79,p = 57%,而所嘗試的各種大小的弧段都不顯著。兩個樣本合計1,503次旋轉,χ² = 41.75,p = 27%。結論是沒有證據顯示轉輪操控球的去向。單看第一個樣本似乎可疑;令問題塵埃落定的是第二個樣本。

樣本旋轉次數χ²自由度p
第一個樣本29945.293716.5%
第二個樣本,三個轉輪1,20434.793757%
兩者合計1,50341.753727%
數字來自上述2017年的分析;每個 p 值都由對應的χ²得出。雙零轉輪有38個口袋,因此有37個自由度。

超越卡方檢驗

若只懷疑單一口袋,二項檢驗的統計功效較高。若懷疑一段弧區,請使用「區段分析」頁面上的區段轉輪區段轉輪上連續的一段口袋弧線,不同於投注枱面上的一組號碼。閱讀全文 →z檢驗。卡方是一種綜合檢驗:它告訴你有地方不對勁,卻不說是哪裏。先用它,再細看。

區段分析

公式

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

問題

為何是36個自由度而非37個?

37個計數必須加總為n,因此只有36個可以自由變動。

偏差嚴重的轉輪,χ²會是多少?

若轉輪在10,000次旋轉中有一個口袋以1/25的概率中獎,單是該口袋一項就約有60;χ²約為100,p實際上等於零。

可以用200次旋轉執行嗎?

技術上可以,每個口袋的期望值為5.4。但除非有某個口袋被黏死,否則它甚麼也偵測不到。

漫畫點綴

把意外的平方加起來。再與51.0比較。

把意外的平方加起來。再與51.0比較。

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。賭徒破產,第XIV章。
  3. Wizard of Odds. “Organic Roulette Experiment.” 2017年3月;2026年8月3日更新。
審閱於2026-09-28模型:歐式、單零方法論 ↗來源 ↗