トランプを1枚だけシャッフルすることを繰り返して「完全に混ざった状態」にできるのか?

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「何度トランプをシャッフルしてもキレイに混ざらない」という状況を経験したことがある人も多いはず。ジョージア工科大学で機械学習やデータ駆動型システムのインターフェイス開発について取り組んでいるフレッド・ホーマン氏が、「トランプを1枚だけシャッフルして完全に混ざった状態にするためには、試行を何回繰り返す必要があるのか?」という疑問を独自に調査しています。

リフルシャッフルは、「52枚のトランプを半分に分け、片方の組の間にもう片方の組をバラバラに挿入する」というシャッフル法です。今回ホーマン氏は、通常のリフルシャッフルを単純化して、「トランプを『1枚と51枚』に分割する」という特殊なリフルシャッフルについてシミュレーションを行いました。ホーマン氏が考えた特殊なリフルシャッフルは、「一番上のカード1枚を山札のどこかに入れる」というシャッフルです。初期状態ではスペードのAが一番上なので、試行を1回行うとスペードのAが山札のどこかに移動します。

スタート時点でダイヤのKは山札の底。「一番上のカードをランダムに山札に入れる」という試行を行った場合、「ダイヤのKよりも上層にカードが入る」「ダイヤのKよりも下層にカードが入る」という2種類の結果が考えられます。上層にカードが入った場合にはダイヤのKの位置は変動しませんが、ダイヤのKよりも下層にカードが入った場合にはダイヤのKの位置は山札の中で1枚分上に来ます。

 

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