抽獎機率計算方法完全指南:從基礎到進階一次搞懂
一、為什麼需要了解抽獎機率計算?
在現代生活中,抽獎活動無處不在,從便利商店的集點抽獎、手遊的轉蛋機制到百貨公司的周年慶贈獎,各式各樣的抽獎機會充斥在我們周圍。但您是否曾好奇:「這個抽獎中獎機率究竟有多高?」、「我該投入多少成本才有較大機會中獎?」、「如何避免被誇大的中獎率誤導?」
了解抽獎機率計算方法不僅能幫助我們做出更理性的消費決策,也能讓我們在參與各種抽獎活動時,對可能的結果有合理預期,避免落入過度消費的陷阱。本指南將從最基礎的機率概念講起,逐步深入到各種複雜抽獎情境的計算方法,並提供實用的計算工具與範例,讓您徹底掌握抽獎機率的奧秘。
二、基礎機率概念與簡單抽獎計算
2.1 什麼是機率?
機率(Probability)是數學中用來衡量某事件發生可能性的數值,範圍在0到1之間。0表示事件絕對不會發生,1表示事件必定發生,而0.5則表示事件有一半的機會發生。
在抽獎情境中,若一個獎項有1張中獎券,總共發行了100張券,那麼抽中該獎項的機率就是:
P(中獎) = 中獎券數量 / 總券數 = 1/100 = 0.01 = 1%
2.2 最簡單的單次抽獎機率計算
對於最基本的抽獎形式(單一獎項,一次抽取),機率計算非常直觀:
中獎機率 = 獎品數量 / 總參與機會
範例1:某活動準備了5台iPhone作為獎品,共有1000人參與抽獎,每人限抽一次。那麼每位參與者中獎的機率為:
5/1000 = 0.005 = 0.5%
範例2:某手遊推出轉蛋活動,公告「SSR角色出現機率為3%」,這意味著每次抽獎有3%機會獲得SSR角色,97%機會獲得其他等級角色。
2.3 獨立事件與機率計算
抽獎活動中的每次嘗試通常被視為「獨立事件」,意味著前一次抽獎的結果不會影響後一次的結果。例如擲硬幣,即使已連續出現5次正面,下一次出現正面的機率仍是50%。
這個概念很重要,因為許多玩家會有「我已經抽了很多次都沒中,下一次中的機率應該更高」的迷思(稱為賭徒謬誤)。事實上,在獨立事件中,每次嘗試的中獎機率都是相同的。
三、進階抽獎機率計算方法
3.1 多次抽獎的中獎機率
當我們進行多次抽獎時,計算至少中獎一次的機率會比單次抽獎複雜。這時候我們通常先計算「完全沒有中獎」的機率,再用1減去這個值。
公式為:
P(至少中獎一次) = 1 - (1 - 單次中獎機率)^嘗試次數
範例3:某轉蛋的中獎機率為1%,抽100次至少中一次的機率是多少?
P = 1 - (1 - 0.01)^100 ≈ 1 - 0.366 ≈ 0.634 = 63.4%
有趣的是,即使抽了100次(機率1%×100次=100%看似應該必中),實際上的中獎機率僅約63.4%。
3.2 保底機制下的機率計算
許多抽獎系統會設置「保底」機制,即在一定次數未中獎後保證獲得獎品。這類系統的機率計算更為複雜。
假設:
- 單次中獎機率:p
- 保底次數:N
- 計算目標:在第k次抽獎時中獎的機率
計算方法:
1. 前N-1次都沒中獎的機率:(1-p)^(N-1)
2. 第N次因保底而中獎的機率:(1-p)^(N-1) × 1
3. 在第k次(k<N)中獎的機率: (1-p)^(k-1) × p
範例4:某遊戲抽卡系統,SSR角色基礎機率1%,100抽保底。請問在第50抽中獎的機率是多少?
P = (1 - 0.01)^49 × 0.01 ≈ 0.611 × 0.01 ≈ 0.00611 = 0.611%
3.3 多獎項情況下的機率計算
當抽獎活動設置多個不同獎項時,計算特定獎項的中獎機率需要考慮其他獎項的存在。
假設總共有n個獎項,第i個獎項有m_i個,總抽獎機會為M。則抽中第i個獎項的機率為:
P(i) = m_i / M
抽中任一獎項的機率 = (m_1 + m_2 + ... + m_n) / M
範例5:某抽獎活動共有:
- 頭獎1名(價值10萬元)
- 二獎2名(價值1萬元)
- 三獎10名(價值1千元)
- 參加獎100名(價值100元)
- 總參與人數10000人
則各獎項中獎機率為:
- 頭獎:1/10000 = 0.01%
- 二獎:2/10000 = 0.02%
- 三獎:10/10000 = 0.1%
- 參加獎:100/10000 = 1%
- 至少中一個獎: (1+2+10+100)/10000 = 113/10000 = 1.13%
四、特殊抽獎形式的機率計算
4.1 不放回抽獎的機率變化
有些抽獎活動採用「不放回」機制,即每次抽獎後不將獎券放回,這會導致後續抽獎的機率產生變化。這種情況常見於有限的實體抽獎活動。
範例6:某活動有10個獎品,100人參與抽獎。試問第1位、第50位和第100位抽獎者中獎的機率各是多少?
對於不放回抽獎:
- 第1位中獎機率:10/100 = 10%
- 第50位中獎機率:
需要考慮前49位中已中獎的人數(k),這是一個超幾何分布問題
平均而言,前49位已中獎人數期望值 = 49 × (10/100) = 4.9
因此第50位中獎機率 ≈ (10 - 4.9)/(100 - 49) ≈ 5.1/51 ≈ 10%
實際上,每位抽獎者的中獎機率都是10%,這是一個反直觀但重要的結果
- 第100位中獎機率:必然是10% (要麼剩下所有獎品,要麼已無獎品)
4.2 複合機率抽獎系統
許多手遊採用複合機率系統,例如:
- 普通抽獎:SSR機率1%
- 十連抽:保證至少一張SR以上,SSR機率提升至2%
這類系統的機率計算需要分段考慮:
範例7:計算在上述系統中,十連抽獲得至少一張SSR的機率
計算方法:
1. 將十連抽視為9次普通抽獎 + 1次提升機率抽獎
2. 前9次都沒中的機率:(1 - 0.01)^9 ≈ 0.9135
3. 第10次沒中的機率:0.98
4. 十連完全沒中的機率:0.9135 × 0.98 ≈ 0.8952
5. 至少中一張SSR的機率:1 - 0.8952 ≈ 0.1048 ≈ 10.48%
這比單純進行10次普通抽獎的約9.56%機率略高。
五、抽獎機率的實際應用與分析
5.1 計算期望值評估抽獎合理性
期望值(Expected Value)能幫助我們判斷一個抽獎活動是否值得參與。計算公式為:
期望值 = Σ (獎品價值 × 獲得該獎品的機率)
範例8:某抽獎活動需支付100元參加,獎項設置如下:
- 頭獎1名:10萬元 (機率0.01%)
- 二獎10名:1萬元 (機率0.1%)
- 三獎100名:1千元 (機率1%)
- 參加獎1000名:100元 (機率10%)
- 未中獎:0元 (機率88.89%)
期望值計算:
= 100,000×0.0001 + 10,000×0.001 + 1,000×0.01 + 100×0.1 + 0×0.8889
= 10 + 10 + 10 + 10 + 0 = 40元
由於參加費用為100元,期望值僅40元,從數學角度看這不是一個有利的抽獎活動。
5.2 如何計算「多少抽才能有90%把握中獎」
這是一個常見問題,可以使用對數計算:
設單次中獎機率為p,想要達到至少P的中獎機率,所需抽獎次數n為:
n ≥ log(1 - P) / log(1 - p)
範例9:某手遊SSR角色機率0.6%(約FGO的五星從者機率),想有90%把握至少抽到一張,需要抽多少次?
n ≥ log(1 - 0.9) / log(1 - 0.006) ≈ log(0.1) / log(0.994) ≈ (-1) / (-0.002602) ≈ 384次
這解釋了為什麼許多玩家抱怨「機率造假」—實際上0.6%機率要384抽才有90%把握中獎,與直覺的「0.6%≈1/167,所以167抽應該差不多」有很大差距。
5.3 機率遞增型抽獎系統
有些抽獎系統會隨著未中獎次數增加而逐步提升中獎機率(如Genshin Impact的祈願系統)。這類系統的機率計算更為複雜,通常需要分段計算或編寫程式模擬。
六、抽獎機率計算工具與技巧
6.1 常用的機率計算公式速查表
| 情境 | 公式 |
|------|------|
| 單次抽獎機率 | P = 獎品數 / 總機會 |
| 獨立事件n次至少中1次 | P = 1 - (1 - p)^n |
| 不放回抽獎第k次中獎 | P = 獎品剩餘數 / 機會剩餘數 |
| 期望值計算 | EV = Σ(價值×機率) |
| 達到目標機率所需次數 | n ≥ log(1-P) / log(1-p) |
6.2 在線機率計算工具推薦
- Probability Calculator (GeoGebra):可計算各種分布的機率
- Wolfram Alpha:輸入自然語言即可計算複雜機率問題
- 手遊抽卡模擬器:許多玩家自建的特定遊戲抽卡模擬網站
6.3 Excel/Google Sheets 機率計算函數
=1-POWER(1-機率,次數):計算多次嘗試至少成功一次的機率
=NEGBINOMDIST(成功前失敗次數,成功次數,機率):計算達到特定成功次數所需的總嘗試次數分布
=HYPGEOMDIST(成功次數,嘗試次數,總成功可能,總樣本數):不放回抽獎的精確計算
七、抽獎機率的常見迷思與陷阱
7.1 「1%機率抽100次就該中」的謬誤
如同前面計算所示,1%機率抽100次的中獎機率約63.4%,而非100%。這是因為獨立事件的機率是指數關係而非線性累加。
7.2 偽隨機與真隨機的差別
許多電子抽獎系統使用「偽隨機」算法來避免極端情況(如連續中獎或極長時間不中獎),這可能導致實際體驗與理論機率有所差異。
7.3 機率公告的陷阱
- 「綜合機率」:可能包含不同品質獎品,如「SSR綜合機率5%」可能包含多數低價值SSR
- 「提升機率」:從0.1%提升到0.2%可宣稱「機率提升100%」但實際仍很低
- 「保底不算入機率」:有些系統保底獎品不計入公告機率,導致實際優質獎品機率低於預期
八、結語:理性看待抽獎活動
了解抽獎機率計算方法的最大價值,在於能夠理性評估各類抽獎活動的真實價值。下次看到「大獎等你拿!」的宣傳時,不妨先計算一下期望值和中獎機率,再決定是否參與。
記住,絕大多數抽獎活動的期望值都是負的(否則主辦單位無法盈利),應該將抽獎視為娛樂消費而非投資。設定預算上限、避免追逐損失、享受抽獎過程本身而非僅關注結果,才是健康的參與心態。