保齡球,在世界大部分地區被稱為“十瓶制”,是一種透過滾動重球沿狹長球道,試圖擊倒排列成三角形(頂點朝向保齡球手)的十個球瓶的遊戲。10 個保齡球瓶的排列方式是四面體,也是三角形數 。
每“局”最多允許投擲兩個球(或“滾球”),一場比賽由十局組成(最後一局球的數量有特殊規則)。如果在第一球擊倒所有球瓶,結果稱為“全中”,該局不再獎勵第二球(除非在第十局也是最後一局獲得全中的情況下,在這種情況下獎勵兩個額外的球),並且計分是 10 分加上接下來兩球擊倒的球瓶數。如果在第一球投擲後擊倒部分或沒有擊倒球瓶,則獎勵第二球。如果在第二球擊倒所有剩餘球瓶,結果稱為“補中”,並且計分是 10 分加上下一球投擲擊倒的球瓶數。如果在每局投擲兩個球后,所有球瓶沒有被擊倒,則該局的得分按擊倒的球瓶總數計算。
比賽共進行十局,除非最後一局包含全中或補中,在這種情況下會獎勵額外的一球。
可能的最大分數,對應於 12 次全中,是 300 分。
可能的保齡球比賽總數非常龐大;第一局第一球有 11 種可能性(洗溝、1、2、...、9、全中),並且在其他九局中的每一局都存在相同的可能性。因此,在不考慮每局的第二球的情況下,至少有 (Balmoral Software)。事實上,由於每局第二球的影響,實際的比賽數量要大得多。可能的比賽總數是
|
(1)
|
(Cooper 和 Kennedy 1990)。
定義集合
|
(2)
|
和矩陣
|
(3)
| |||
|
(4)
| |||
|
(5)
|
那麼,對應於得分 的比賽數量的生成函式由下式給出
|
(6)
|
其中 是
矩陣中的條目
|
(7)
|
(Cooper 和 Kennedy 1990)。
得分為 , 1, 2, 3, 4, 5 的可能比賽數量為:1, 20, 210, 1540, 8855, 42504, ... (OEIS A060853;Cooper 和 Kennedy 1990)。從上圖可以看出,可能比賽數量作為
函式的分佈並非完全圍繞其最大值對稱。最佳擬合高斯分佈由下式給出
|
(8)
|
其中 ,
, 和
(上方虛線藍色曲線)。
平均得分由下式給出
|
(9)
| |||
|
(10)
|
(Cooper 和 Kennedy 1990)。得分 的眾數是
。對於
, 289, ..., 300,總數分別為 12, 11, 11, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1。
具有相同可能投擲方式的分數總結在下表中。
| 1 | 0, 291, 292, 293, 294, 295, 296, 297, 298, 299, 300 |
| 11 | 289, 290 |
| 12 | 287, 288 |
| 13 | 285, 286 |
| 14 | 283, 284 |
| 15 | 281, 282 |