¿Es justa una moneda real? El sesgo del 51 %

Una moneda lanzada al aire tiende a caer del mismo lado en que empezó. El sesgo es pequeño, pero existe y se puede medir, y tiene remedio.

La respuesta corta

Una moneda real, lanzada al aire y recogida en la mano, es casi justa, pero no del todo. Las mediciones más serias indican una ligera tendencia a caer del mismo lado en que empezó: alrededor del 50,8 % al 51 % de las veces. En una decisión cotidiana es irrelevante. Para un sorteo importante con una moneda física, conviene tomar dos precauciones sencillas, que explicamos más abajo.

El estudio de Diaconis, Holmes y Montgomery

En 2007, el matemático Persi Diaconis (que además fue mago profesional), junto con Susan Holmes y Richard Montgomery, publicó un análisis físico del lanzamiento de una moneda. Su idea central: una moneda no gira solo sobre un eje ideal, sino que, al ser lanzada por una mano humana, tiene un pequeño «bamboleo» (precesión). Eso hace que pase un poco más de tiempo con la cara inicial hacia arriba durante el vuelo. Con un modelo matemático y experimentos con cámara de alta velocidad, estimaron que la moneda tiene una probabilidad algo mayor de caer con el mismo lado hacia arriba con que se lanzó, del orden de un 51 %.

En 2023, un grupo de investigadores publicó un experimento colectivo con más de 350.000 lanzamientos hechos por decenas de personas con distintas monedas. Observaron la misma tendencia: aproximadamente un 50,8 % de las veces la moneda cayó del mismo lado en que empezó. El sesgo existe, pero es pequeño: para notarlo en un reparto de caras y sellos hacen falta miles de lanzamientos.

Otras imperfecciones físicas

Cómo hacer más justo un lanzamiento físico

  1. Oculta el lado inicial. Como el sesgo favorece el lado con que empieza la moneda, quien lanza debería colocarla sin que el otro vea qué lado queda arriba, o dejar que el otro lo coloque. Así nadie puede elegir según el lado de salida.
  2. Que se elija el lado en el aire. La persona que no lanza llama «cara» o «sello» cuando la moneda ya está volando.
  3. Que dé muchas vueltas. Un lanzamiento alto con muchas rotaciones deja menos margen para el sesgo y para el control.
  4. No la hagas girar sobre la mesa.

El truco de von Neumann: arreglar una moneda sesgada

Si sospechas que tu moneda está sesgada pero no tienes otra, hay un método elegante, atribuido a John von Neumann. Lanza la moneda dos veces:

Funciona porque, aunque la moneda esté sesgada, las dos secuencias CS y SC tienen exactamente la misma probabilidad (la de cara por la de sello, en cualquier orden), siempre que los lanzamientos sean independientes. Cuesta más lanzamientos, pero el resultado es justo aunque la moneda no lo sea.

Y la moneda virtual

La moneda de esta página no tiene mecánica: no gira, no tiene peso ni lado de salida. Cada resultado se decide con el generador de números aleatorios del navegador, con una probabilidad exacta de 50 % para cada lado antes de empezar la animación. La animación es solo una forma de mostrarte lo que ya se decidió. Puedes comprobar su comportamiento en el simulador de monedas.

Fuentes

  1. Persi Diaconis, Susan Holmes y Richard Montgomery, «Dynamical Bias in the Coin Toss», SIAM Review 49(2), 2007. doi.org/10.1137/S0036144504446436
  2. František Bartoš et al., «Fair coins tend to land on the same side they started: Evidence from 350,757 flips» (preprint, 2023).
  3. D. B. Murray y S. R. Teare, «Probability of a tossed coin landing on edge», Physical Review E 48, 2547 (1993). doi.org/10.1103/PhysRevE.48.2547
  4. Andrew Gelman y Deborah Nolan, «You Can Load a Die, But You Can't Bias a Coin», The American Statistician 56(4), 2002.
  5. John von Neumann, «Various techniques used in connection with random digits», National Bureau of Standards Applied Mathematics Series 12, 1951.

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