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LABOEXPÉRIENCE 06df = 36α = 0,05graine 99

Biais du cylindre

Un cylindre biaisé favorise certaines cases à cause d’un défaut physique : un séparateur desserré, un rotor irrégulier, des cases usées. Les cylindres biaisés existent et ont été exploités. La difficulté, c’est qu’un cylindre parfaitement équilibré produit sans cesse des « numéros chauds » : la question n’est donc jamais de savoir si un numéro est chaud, mais si l’ensemble du relevé est plus déséquilibré que le hasard ne le permet.

1. Échantillonner un cylindre non biaisé

Coups tirés d’un cylindre simulé sans aucun biais. Modifiez la taille de l’échantillon et observez la case la plus chaude.

0321519421225173462713361130823105241633120143192218297281235326
coups370
attendu par case10,0
case la plus chaude20 · 16 sorties (4,32%)
la plus chaude contre l’attendu+60% · 1,9σ
khi-deux · p32,8 · 0,622
verdictaucun indice de biais

2. Observé et attendu

Chaque barre est une case, dans l’ordre du cylindre. La ligne en pointillés est le nombre attendu de sorties, n/37. La bande grisée correspond à ±2 écarts-types : sur un cylindre non biaisé, environ une case sur vingt en sortira par le seul effet du hasard.

0cases dans l’ordre du cylindre →26

3. Test du khi-deux

Le test additionne l’écart de chaque case par rapport au nombre attendu, élevé au carré et mis à l’échelle. Sur un cylindre non biaisé, la somme suit une loi du khi-deux à 36 degrés de liberté ; une valeur p inférieure à 0,05 est par convention dite significative.

χ² = Σ (Oᵢ − Eᵢ)² / Eᵢ Eᵢ = n/37 df = 36
n = 370 · E = 10,00 · χ² = 32,80 · p = 0,622
Avertissement : taille d’échantillonEn dessous d’environ 1 000 coups, le test n’a presque aucune puissance pour détecter des biais réalistes, et un résultat « significatif » à p < 0,05 se produira par hasard dans 1 cas sur 20 échantillons non biaisés examinés. Tester de nombreux cylindres, ou tester à nouveau le même cylindre jusqu’à ce qu’il passe le test, garantit des faux positifs.

4. Combien de coups il vous faudrait

Nombre de coups nécessaires pour détecter une case qui sort plus souvent que 1/37, à un seuil unilatéral de 5% et avec une puissance de 80%. Une case qui sortirait 1 fois sur 35 au lieu de 1 sur 37 donnerait un net avantage au joueur, et il faut des dizaines de milliers de coups relevés pour le confirmer.

fréquence réelleavantage du joueurcoups requisà 40 coups/h
1 sur 25+44,0%1 10828 h
1 sur 30+20,0%4 392110 h
1 sur 33+9,1%15 747394 h
1 sur 35+2,9%69 4611 737 h

Méthodologie

Échantillonnage. Tirages uniformes parmi 37 cases avec un générateur à graine fixe (mulberry32, graine 99), de sorte que la page est reproductible.
Test. Test d’ajustement du khi-deux de Pearson, 36 degrés de liberté, valeur p tirée de la fonction gamma incomplète régularisée.
Puissance. Approximation normale d’un test sur une proportion, α = 0,05 unilatéral, puissance 0,80.
Périmètre. Détection statistique uniquement. Les causes physiques et l’analyse par secteurs (plutôt que par cases) sont traitées dans Analyse par secteurs.

Sources

  1. Pearson, K. (1900). On the criterion that a given system of deviations… Philosophical Magazine, 50(302).
  2. Thorp, E. O. (1969). Optimal gambling systems for favorable games. Review of the International Statistical Institute, 37(3).
  3. Ethier, S. N. (2010). The Doctrine of Chances: Probabilistic Aspects of Gambling. Springer. Ch. 13, Roulette.