線上擲硬幣模擬器:隨機投擲與機率分布實驗
以 RANDOM.ORG 大氣雜訊提供的真隨機性投擲虛擬硬幣,一次執行數千次重複實驗,親眼觀察機率分布與大數法則。
輕點大硬幣即可快速投擲,也可批次投擲並查看詳細統計,或開啟分布實驗室,將整個實驗重複數百次並繪製結果。
本次工作階段: 正面 0 · 反面 0
批次投擲硬幣
選擇隨機性來源與硬幣,設定投擲次數,取得次數、連續次數與偏差統計,以及可重現結果的種子。
向 RANDOM.ORG 取得 128 位元大氣雜訊熵,為快速本機生成器設定種子,產生每次投擲結果。若無法連線,則改用本機 CSPRNG。
正反面出現機率皆恰好為 50% 的均衡硬幣。
分布實驗室
同時針對多組投擲次數,將完整投擲實驗重複數百次,再比較正面比例的分布。
最多 4 組,每組 1–10,000,例如 10, 100, 1000。
每組實驗重複的次數 (1–2,000)。
關於擲硬幣模擬器
擲硬幣是最簡單的隨機實驗,也正因如此,它格外實用。只要投擲次數夠多,機率論中更深入的概念,如期望值、變異數、抽樣分布、大數法則及中央極限定理,都能直接呈現。
本模擬器認真看待隨機性。預設向 RANDOM.ORG 取得 128 位元的大氣雜訊熵。這項真隨機數服務透過測量無線電雜訊取得隨機性,再以這些位元為快速且統計表現可靠的生成器 sfc32 設定種子,由它決定本輪每次投擲的結果。若無法連上 RANDOM.ORG,工具會自動改用瀏覽器的密碼學安全隨機數生成器,並明確告知。每輪也會顯示種子;將任意文字貼入重現種子欄位,即可精確重現相應結果,方便課堂教學與分享。
批次投擲不只提供次數統計。正反面的最長連續次數,呈現真正隨機的序列中也會出現令人意外的長串相同結果:連續出現看似不公平,卻是預期中的現象。偏差列比較觀測到的正面比例與硬幣的真實機率 p,並列出理論標準差 sqrt(p(1-p)/n),方便判斷結果究竟異常,還是一般的抽樣波動。
分布實驗室更進一步:同時針對多組投擲次數,將完整實驗重複數百次,並在同一座標軸繪出各組正面比例的分布。每輪投擲十次,分布寬而不規則;每輪投擲一千次,則在 p 附近形成狹窄尖峰。分布收窄體現大數法則,形狀越來越像鐘形則體現中央極限定理,一鍵就能在同一張圖表觀察。獨立的累計比例圖追蹤一次長序列逐漸趨近 p 的過程,全部結果還可匯出為 CSV,用於試算表或統計課程。
擲硬幣範例
四個情境展示單次投擲、機率實驗、大樣本與偏置硬幣測試。
| 設定 | 預期樣態 | 用途 |
|---|---|---|
| 1 次投擲,公平硬幣 | 正面或反面 | 快速做決定:輕點頂端大硬幣即可。 |
| 100 次投擲,公平硬幣 | 正面比例通常為 40–60% | 小樣本偏離 50% 很多的情況,比直覺想的更常見。 |
| 500 次投擲,正面機率 70% | 正面比例接近 70%,正面連續出現較長 | 此樣本數下偏置已很明顯,且連續正面次數隨 p 增大而增加。 |
| 實驗室:10, 100, 1000 × 200 輪實驗 | 三條曲線,在 p 附近逐漸收窄 | 每輪投擲次數越多,正面比例分布越集中,這就是大數法則。 |
如何使用擲硬幣模擬器
- 要快速做決定,只需輕點大硬幣,下方會累計本次工作階段的結果。
- 批次投擲時,選擇隨機性來源(預設為 RANDOM.ORG 真隨機)、公平或偏置硬幣,輸入投擲次數,再按「投擲硬幣」。
- 查看次數、正面百分比、最長連續次數,以及與 p 的偏差和理論標準差的比較。
- 開啟分布實驗室,輸入多組投擲次數,如 10, 100, 1000,以及實驗次數,按「執行實驗」繪製分布曲線與收斂圖。
- 使用結果下方的種子重現結果:將種子或任意文字貼入重現種子欄位,再次執行即可。
擲硬幣常見問題
隨機性從哪裡來?
預設從 RANDOM.ORG 取得 128 位元大氣雜訊熵,為本機快速生成器 sfc32 設定種子,再由它產生每次投擲結果。若無法連上 RANDOM.ORG,會改用瀏覽器的密碼學安全生成器,並於結果中標示。也可始終選用本機來源。
什麼是 RANDOM.ORG?
RANDOM.ORG 透過測量大氣無線電雜訊產生真隨機數,而不是用演算法計算。以它的熵為模擬設定種子,代表結果建立在物理隨機過程上。
正面連續出現很多次,代表硬幣不公平嗎?
通常不是。公平硬幣投擲 100 次,出現連續 6 或 7 次相同結果的機率超過一半。最長連續次數統計正是為了校準這種直覺,可在實驗室與重複公平實驗的實際結果比較。
為什麼投擲越多,分布越窄?
正面比例的標準差為 sqrt(p(1-p)/n),因此隨投擲次數的平方根增大而縮小。投擲次數增加十倍,分布寬度約縮至原來的 1/3.2。實驗圖將多組投擲次數疊在同一座標軸,直接呈現這個現象。
重現種子有什麼作用?
每輪都會顯示生成器使用的種子。執行前輸入該種子或自選文字,即可重現完全相同的投擲序列,方便重複實驗與分享。
可以模擬不公平的硬幣嗎?
可以,選擇「偏置硬幣」,將正面機率設為 0 至 100 百分比範圍內的任意值。快速投擲、批次投擲及分布實驗室都會套用此設定。