双色球分析方法论/方法 05随机性检验:15 项全覆盖

随机性检验:15 项全覆盖

× 无一通过多重比较校正

15 项检验 + 蒙特卡洛零分布校准 + Bonferroni 校正。数据与"均匀独立随机"完全相容。

理论:怎么检验"随机"

随机性检验的零假设是 H₀:开奖是均匀、独立、不放回的抽样。做法是找一个统计量,算出它在 H₀ 下的分布,再看实测值是否落在尾部。

双色球的红球是不放回抽取,这个细节非常关键。一次抽 6 个号码,各号码的出现次数互不独立:

单次开奖中两个号码的协方差 Cov(Ii, Ij) = P(两号同出) − P(出ᵢ)·P(出ⱼ) = (6/33)(5/32) − (6/33)² < 0

这导致经典的 Pearson 统计量 Σ(O−E)²/E 的期望不是自由度 df,而是 N − k(此处 33 − 6 = 27,而非 32)。直接套 χ²(32) 临界值会让检验严重偏低效。Joe (1993) 给出了修正公式。本报告的做法更彻底:用蒙特卡洛直接校准零分布,绕开所有解析近似的陷阱。

本报告的 p 值定义 p = ( #{模拟数据中该统计量 ≥ 实测值} + 1 ) / ( 模拟次数 + 1 ) ,模拟次数 = 4,000

你可以从下表对照两种做法:以红球频次为例,未经校正的 χ²(32) 给出临界值 46.19(不会报警),而蒙特卡洛校准给出的 95% 分位是 38.61(会报警)。当"数据真实"和"方法正确"冲突时,先怀疑方法。

实测:15 项检验全覆盖

"零分布95%" = 诚实模拟数据下该统计量的 95% 分位。实测值超过它才算异常。

检验项类别统计量df零分布95%MC p 值χ² 近似 pα=0.05(未校正)Bonferroni α=0.0033
红球频次均匀性频次45.233238.610.01220.0606α=0.05 显著未通过校正
红球频次(Joe 修正)频次55.283247.190.01220.0065α=0.05 显著未通过校正
蓝球频次均匀性频次8.691524.680.88880.8930正常—
和值分布拟合分布11.931119.650.36740.3693正常—
奇偶比分布结构12.18612.360.05270.0581正常—
大小比分布结构7.97612.950.23990.2406正常—
连号组数分布结构2.9359.750.57740.7102正常—
跨度分布结构21.99—35.240.5236—正常—
红球首号分布结构18.10—29.850.5196—正常—
红球末号分布结构20.66—29.910.3579—正常—
与上期重号数独立性2.0858.210.61810.8376正常—
三区比分布结构22.81—36.080.5396—正常—
末位数字分布结构12.89914.310.08900.1674正常—
开奖日 × 和值独立性32.052247.270.51060.0765正常—
蓝球奇偶频次0.4314.160.52090.5110正常—
名义显著(未校正)
2 / 15
通过 Bonferroni 校正
0 / 15
最强项
红球频次 p = 0.0122
Bonferroni 阈值
0.0033

最强的一项是红球频次均匀性,MC p = 0.0122:名义上在 5% 水平显著,但过不了多重比较校正(阈值 0.0033)。其余 14 项全部正常。

为什么"过了 5% 就算发现"是错的

期望假阳性数 E[假阳性] = 15 × 0.05 = 0.75  P(至少 1 项假阳性) = 1 − 0.95¹⁵ = 53.7%

下面是实测:在完全诚实的模拟数据上把同样这 15 项检验跑 600 轮。

模拟轮数
600
每轮平均"显著"项数
0.76
至少出现 1 项显著的比例
50.0%
单轮最多出现
5 项

实测每轮平均 0.76 项、50.0% 的诚实数据至少出现一项显著——与理论值 0.75 / 53.7% 吻合。真实数据出现 2 项,完全落在诚实数据的正常范围内。

文献

Joe, H. (1993) Tests of uniformity for sets of lotto numbers. Statistics & Probability Letters 16(3): 233–238. 链接
Genest, C., Lockhart, R. A. & Stephens, M. A. (2002) χ² and the lottery. JRSS Series D 51(2): 243–257. 链接
NIST (2010) SP 800-22 Rev. 1a: A Statistical Test Suite for Randomness. NIST Special Publication. 链接

Joe (1993) 原文:"the commonly-used formula Σ(Oᵢ−Eᵢ)²/Eᵢ is not appropriate in this setting"。Genest 等 (2002) 进一步指出即使样本很大,Pearson 统计量也不服从简单的 χ² 分布。NIST SP 800-22 是通用的 15 项随机性检验套件。

结论

15 项检验,无一通过多重比较校正。数据与"均匀独立不放回抽样"完全相容。这不是"我没找到规律",而是"我系统性找了 15 个方向,找到的东西与随机该有的数量一致"。