Задача. Мат. ожидание.

Начнем с двух орлов. Пусть B — количество ходов, через которое в среднем наступит выигрыш. Рассмотрим также две вспомогательных величины B_Р и В_О: первая из них будет означать среднее число ходов до выигрыша, если на первом ходу выпала решка, а вторая — среднее число ходов до выигрыша, если на первом ходу выпал орел.

Заметим, что так как орел и решка на первом ходу имеют равные шансы, то В = ( B_Р + В_О)/2.

Однако это не все, что можно получить «на пальцах» из условий задачи и введенных только что обозначений. Действительно, если на первом ходу выпал орел, то на втором ходу с вероятностью 1/2 игра заканчивается и имеет длину 2, а с вероятностью 1/2 выпадает решка, и игра продолжается. Длина такого продолжения (опять же, в среднем!) на 1 больше чем длина игры, начавшейся решкой, потому что тут решка выпала на втором ходу. Это означает, что В_О = (2 + (1 + B_Р))/2. Если же игра началась с решки, то она точно не закончится после второго хода, то есть после решки игру можно считать начавшейся заново и длящейся на один ход больше, чем если бы этой решки вначале не было. Иначе говоря, B_Р = 1 + В.

Мы получили три линейных уравнения, связывающих величины В, B_Р и В_О. Решив полученную систему, найдем В_О = 5, B_Р = 7, В = 6. Итак, в среднем выпадение двух орлов можно ожидать на шестом ходу.