Правильную игральную кость бросают до тех пор, пока каждая грань не выпадет хотя бы по одному разу. Найдите математическое ожидание случайной величины «число сделанных бросков».
Математическое ожидание случайной величины «число испытаний до первого успеха» в серии испытаний Бернулли с вероятностью успеха p равняется Искомая случайная величина является суммой шести случайных величин «число бросков до выпадения числа, которое не выпадало ранее». Вероятность успеха для первой такой случайной величины —
второй —
(одно число уже выпадало ранее, поэтому благоприятствуют только 5 граней из 6), для третьей —
и так далее, для последней —
Математические ожидания соответственно равны 1,
Следовательно, в силу линейности искомое математическое ожидание равно
Ответ: 14,7.
Более интуитивное объяснение: на первом броске в любом случае выпадет какое-то число, которое не выпадало ранее. Теперь числа, которые не выпадали ранее выпадают в среднем в 5 бросках из шести или в одном из 1,2, поэтому в среднем до очередного «нового» числа потребуется ещё 1,2 броска. Следующее «новое» число выпадает в среднем в двух бросках из трех или в одном из 1,5, поэтому до его появления в среднем потребуется ещё 1,5 броска. Одно из трех чисел, которые еще не выпадали, выпадает в среднем в одном броске из 2, поэтому в среднем потребуется ещё 2 броска. Аналогично, для получения одного из двух оставшихся чисел потребуется в среднем ещё 3 броска, а для последнего — 6 бросков.

