동전 던지기 연속 확률 계산기란?
이 계산기는 동전을 총 n번 던졌을 때, 같은 면이 k번 연속으로 나오는 구간(연속, run)이 한 번이라도 등장할 확률을 알려줍니다. 앞뒷면 확률이 똑같은 공정한 동전(\(p = 0.5\))은 물론, 한쪽 면이 확률 \(p\)로 나오는 편향된 동전에도 그대로 적용됩니다. 또한 특정 \(k\)번 구간이 모두 같은 면으로 나올 기본 확률과, 그러한 연속이 평균 몇 번 나타날지(예상 횟수)도 함께 보여줍니다.
사용 방법
던지는 횟수(\(n\)), 관심 있는 연속 길이(\(k\)), 그리고 추적하려는 면이 나올 확률(\(p\))을 입력하세요. 그러면 길이 \(k\) 이상의 연속이 최소 한 번 나올 확률, 단순한 \(p^k\) 확률, 그리고 예상되는 연속 발생 횟수를 계산해 줍니다.
공식 설명
선택한 면이 \(k\)번 연속으로 나올 확률은 간단히 다음과 같습니다.
$$P(\text{all }k) = p^{\,k}$$더 까다로운 문제 — \(n\)번 던지는 동안 길이 \(k\)짜리 연속이 어딘가에서 최소 한 번 나올 확률 — 은 동적 계획법(DP)으로 정확하게 구합니다.
$$P(\text{run} \ge k) = 1 - Q(n) \\[1.2em] \text{where}\quad \left\{ \begin{aligned} k &= \text{Streak length} \\ p &= \text{Probability} \\ q &= 1 - p \end{aligned} \right.$$이 방식은 현재까지 이어진 연속 횟수와 "목표 달성" 상태(흡수 상태)를 함께 추적합니다. 매번 던질 때마다 연속이 이어지거나(확률 \(p\)) 끊겨서 처음부터 다시 세거나(확률 \(1-p\)) 둘 중 하나가 됩니다.
계산 예시
공정한 동전(\(p = 0.5\)), \(k = 3\), \(n = 5\)인 경우: \(p^k = 0.5^3 = 0.125\)(12.5%)입니다. 5번 던지는 동안 앞면이 3번 연속 나올 구간이 최소 한 번 등장할 정확한 확률은 0.25(25%)로 계산됩니다.
자주 묻는 질문
\(k\)가 \(n\)보다 크면 어떻게 되나요? 길이 \(k\)짜리 연속이 아예 들어갈 수 없으므로 확률은 0입니다.
겹치는 연속도 세나요? 연속 확률은 "길이 \(k\) 이상의 연속이 최소 한 번" 나올 확률을 뜻합니다. 예상 연속 횟수는 서로 구별되는 연속의 개수를 근사적으로 센 값입니다.
편향된 동전도 쓸 수 있나요? 네 — 추적하려는 면의 확률 \(p\)를 0과 1 사이의 어떤 값으로든 설정하면 됩니다.