Are penalty shootouts better than a coin toss? Evidence from European football
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摘要
本文基于2000-2025年欧足联俱乐部赛事中268场点球大战数据,系统检验了射手顺序、主客场、心理势头及球队实力对胜负的影响。结果显示,这些因素均不显著,其中球队实力(基于Elo评级衡量)对点球胜负无预测能力,点球大战在顶级欧洲足球中等同于完美的随机抽签[page::0][page::1][page::4][page::5][page::6][page::7][page::8][page::15]。
速读内容
欧洲足球点球大战样本概况 [page::3][page::4]
- 研究涵盖2000/01至2025年欧足联三大赛事(欧冠、欧联、欧协联)共268场点球大战。
- 近六赛季占比达51.9%,点球频次因2021年"客场进球规则"废除及疫情一场定胜负增加显著。

射门顺序及主场优势检验 [page::5][page::7][page::15]
| 潜在影响因素 | 胜场数 | 败场数 | 总场数 | 胜率 | p值 |
|------------|------|-------|------|-----|-------|
| 射手先手 | 143 | 125 | 268 | 53.4%| 0.299 |
| 主场(扩展)| 118 | 137 | 255 | 46.3%| 0.260 |
| 主场(严格)| 111 | 123 | 234 | 47.4%| 0.472 |
- 无证据支持先手优势或主场优势存在,均不显著。
- 点球胜负不受是否主场影响,违背传统预期。[page::5][page::7][page::15]
心理势头及逆转优势分析 [page::5][page::7][page::15]
| 认定方法 | 胜场数 | 败场数 | 总场数 | 胜率 | p值 |
|-----------------|------|-------|------|-----|-------|
| 全部进球 (复盘) | 72 | 75 | 147 | 49.0%| 0.869 |
| 最后进球 (新法) | 121 | 110 | 231 | 52.4%| 0.511 |
- 心理势头(逆转队伍)未显著提升点球胜算,未检出明显势头效应。[page::5][page::7][page::15]
球队实力对点球结果无影响的检验 [page::6][page::7][page::8][page::15]
- 球队实力用Football Club Elo Ratings衡量,样本覆盖266场有效比赛。
- 不同实力差倍数阈值下,强队点球胜率均低于或接近50%,无显著优势。
- 逻辑回归系数均不显著:
| 变量 | Elo评分差(△(1)) | 胜率差(△(2)) |
|-------------------|-----------------|-------------|
| 常数系数 (-β0) | -0.121 (p=0.326)|-0.027 (p=0.930)|
| 实力差系数 (-β1) | -0.004 (p=0.959)|-0.194 (p=0.739)|
- 即使限制近年样本,实力影响依旧无法在点球中体现,点球结果等同随机事件。


政策含义与未来建议 [page::9][page::10]
- 点球结果等概率的特征意味着废除加时赛或采用点球决胜将提升弱队竞争力,增加赛事竞争均衡性。
- 赋予点球胜者额外积分也体现平衡奖励结构的价值,影响球队赛场策略。

深度阅读
金融研究报告详尽分析报告
报告标题:Are penalty shootouts better than a coin toss? Evidence from European football
作者:László Csató, Dóra Gréta Petróczy
发布日期:2025年10月21日
主题:欧洲足坛点球大战的公平性与可预测性
关键词:Elo评级、足球、主场优势、心理势头、点球大战
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1. 元数据与概览
本报告聚焦于欧洲顶级俱乐部足球比赛中的点球大战,特别是在UEFA自2021/22赛季取消“客场进球规则”后,点球大战在淘汰赛中的重要性显著提升。核心研究问题是探索点球大战是否存在可预测性因素,例如踢球顺序、比赛场地、心理势头及球队实力是否影响最终胜负。[page::0][page::1]
作者通过对2000至2025年间268场UEFA俱乐部点球大战数据的实证分析,得出结论:无论踢球顺序、比赛场地和心理势头与否,强队(基于Elo评级定义)在点球中并未表现出明显优势;因此,点球大战可被视为一场“完美的彩票”(即完全随机的事件)。这一发现挑战了以往文献的相关结论,对UEFA未来制定比赛规则(例如取消加时赛)具政策指引意义。[page::0][page::1]
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2. 逐节深度解读
2.1 引言与研究问题(第1节)
- 核心议题: 点球大战作为淘汰赛关键决胜规则,在2025 Leagues Cup等赛事中被赋予不同的积分激励机制,强化了比赛策略中的重要性。
- 研究问题明确列举:
1. 踢球顺序是否影响结果?
2. 比赛场地(主场/客场/中立)是否影响结果?
3. 心理势头(如最后得分队伍)是否影响结果?
4. 球队实力差异是否影响结果?
这四个问题均已有相关文献报道但结论不一,作者工整提出三个创新点:
- 使用UEFA俱乐部比赛为较为均质的样本,排除国家杯等强弱差异过大比赛;
- 创新定义“逆转球队”(comeback team)为“比赛中最后得分球队”;
- 用Elo评级作为球队实力指标,比以前用球队所在联赛等级或博彩赔率更为客观。[page::1]
作者指出,自UEFA取消“客场进球规则”使点球晋级概率上升近10个百分点,且可能取消加时赛,点球在未来影响将更加显著。[page::1]
2.2 文献综述(第2节)
- 多数学者发现存在踢球顺序的“先手优势”现象(Apesteguia和Palacios-Huerta等),但也有学者未发现此效应(Kocher等,Vollmer等,Pipke等)。
- 心理势头方面,仅有Krumer(2021)研究表明最后得分的队伍更可能获胜,但其样本与方法与本文不同。
- 主场优势的研究多数指向无显著影响。
- 团队实力影响扎实存在,大多数文献使用联赛等级、博彩赔率证明强队更容易获胜,但该效应较小,进球成功率最多约60%。
- 本文挑战“强队更易点球获胜”此共识。[page::2]
2.3 数据与方法论(第3节)
- 数据集:2000/01至2025年全部UEFA俱乐部点球大战,含资格赛、淘汰赛及决赛,共计268场,因决赛为单场中立场比赛,与两回合比赛本质不同单独处理。
- 提供样本分布表(表1)和年度点球场次数图(图1),2020/21后数量显著增加,原因包括单场资格赛变动、取消客场进球以及新设立的欧协联赛事影响。[page::3][page::4]
- 变量记录:
- 比赛时间、比赛阶段、参赛队伍、主客场地、比赛得分、最后进球队、踢第一球队(先发),并据此计算。
- 分析方法:
- 主体为二项检验(binomial test)判断各因素获胜概率是否偏离50%。
- 进一步使用逻辑回归考察球队实力差异(Elo评分差)与获胜概率之间关系,公式如下:
\[
Ph = \frac{1}{1 + e^{\beta0 + \beta_1 \Delta}}
\]
其中,\(\Delta\) 表示实力差异,包含直接Elo分值差和通过Elo分计算出的获胜概率差两种定义。
- 数据质量说明:
- 数据整体完整,但Elo数据库存在对两家亚美尼亚球队混淆错误(“Ararat Yerevan”和“Ararat-Armenia”),导致两场比赛欠缺准确实力评分,故剔除两场相关比赛。
- 心理势头定义两种方式:依据比赛净进球差和新定义的“最后一次扳平进球的队伍”;样本均能覆盖大部分情形。[page::5]
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3. 图表深度解读
3.1 表1:点球比赛分布
| 比赛级别 | 欧冠 | 欧罗巴联赛 | 欧协联 | 合计 |
|-----------|-----|---------|-----|-----|
| 资格赛 | 41 | 103 | 63 | 207 |
| 淘汰赛阶段 | 14 | 27 | 9 | 50 |
| 决赛 | 6 | 5 | 0 | 11 |
| 总计 | 61 | 135 | 72 | 268 |
此表清晰显示,样本主要集中在资格赛,决赛占比极小,非常有利于对点球的广泛分析,但决赛因特殊性被单独剔除部分分析。[page::3]
3.2 图1:年度点球次数统计
- 图示显示点球赛次数平稳且偏低至2020年,随后骤增,2021-2025年频次普遍超10场,多次超过20场。
- 反映了新赛制(取消客场进球、一场定胜负)及疫情导致单场决胜影响点球频次提升。
- 支持研究集中近期季的说法。[page::4]

3.3 图2:实力差分布直方图
两幅图分别展现:
- (a) Elo点评分差(主场-客场)
- (b) 由Elo分推算的赢球概率差
大部分点球射门对决的实力差介于-250至+250区间,且概率差多集中于40%-60%之间,表明赛局实力区间较为紧凑,竞赛较为均衡,实力差极大(在-700至+700区)场次极少。[page::6]

3.4 图3:各因素二项检验结果(胜率百分比)
- 横轴五类因素:先发赢、主队赢(扩展及严格样本)、逆转队赢(两种定义)
- 均值线50%,虚线为95%信赖区间
- 所有列均在区间内,未出现统计显著差异
- 先发胜率约53%,主队约46%-47%,逆转队约49%-52%,但无统计显著,即均等概率假设难以拒绝。[page::7]

3.5 图4:球队实力差异对应获胜概率
- 五档实力差门槛递增(>0、>25、50、75、100 Elo差)
- 无论实力如何差距,“强队”胜率均低于50%
- 符合图3先发主场解析结果,未见强队显著优势
- 均无统计意义,证实点球不受实力差距影响。[page::7]

3.6 表2:逻辑回归结果
| 指标 | Elo评分差 (Δ¹) | 赢球概率差 (Δ²) |
|--------------|--------------|--------------|
| 常数项系数 β₀ | -0.121 | -0.027 |
| β₀标准误 | 0.123 | 0.307 |
| β₀ p值 | 0.326 | 0.930 |
| 系数 β₁ | -0.004 | -0.194 |
| β₁标准误 | 0.069 | 0.582 |
| β₁ p值 | 0.959 | 0.739 |
| 样本数 | 266 | 266 |
- 所有系数及常数项均不显著(p>0.3),且系数方向均为负,表明球队实力差未带来胜率提升。
- 与Wunderlich等(2020)相反,Elo评级未预示点球胜负。
- 反映点球结果的不可预测性。[page::8]
3.7 图5:逻辑回归p值敏感性分析
- 横轴为起始赛季年份,纵轴为p值
- 大多数时间窗口内p值远高于显著性阈值(5%及1%),只有2025/26赛季样本(仅14场)边缘显著,且表现倒置,即实力分高反而不利,于逻辑和直觉皆不合理,可能因样本过小。
- 证实分析结论在时间上的稳定性:[page::9]

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4. 估值分析
此报告非传统金融估值报告,无直接估值模型,但可类比估值分析结构,即重点分析的预测工具为概率模型和统计检验:
- 估值基础:利用足球俱乐部Elo评分作为实力指标,依据Elo评分模型计算两队相对实力差异和对应预期胜率。
- 数学模型:借助逻辑回归模型,将球队强弱差异定量映射至胜率预测。
- 样本设计:通过分层筛选(不同Elo差距门槛)和时间序列敏感性检验增强结论稳健性。
- 关键假设:
- Elo评级准确反映球队真实实力。
- 点球胜负仅受分析因素影响,不受外部扰动或其他未测变量影响。
- 点球大战独立于正常比赛表现。
所有模型均未表现出显著效应,验证了点球大战随机性极强,实力影响微乎其微。
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5. 风险因素评估
- 数据质量风险:足球俱乐部Elo评级因亚美尼亚两俱乐部“Ararat Yerevan”与“Ararat-Armenia”名字混淆,导致部分比赛Elo数据缺失或错误。该问题虽然仅影响极少数数据点,但潜在波及到更多比赛对手,可能对整体数据质量造成隐患。作者已向数据提供者反馈但未获回应。[page::14]
- 样本异质性风险:数据跨越25年,赛事规则和环境变化(如疫情影响、赛制调整)可能增加数据异质性,但样本量大且近年数据占比超过半数,具有一定缓解作用。
- 模型局限性:逻辑回归基于线性假设,可能未捕捉复杂非线性力量;另外,心理势头定义虽有创新,但对实际心理状态量化仍存不确定。
- 潜在变异风险:2025/26赛季小样本显现异常,提示极端情况下结果可能不稳定,需谨慎解读。
目前报告未给出缓释策略,但强调结果对UEFA规则调整的启示意义。
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6. 批判性视角与细节观察
- 结论与文献冲突:报告与绝大多数先前研究发现强队有优势截然相反,提醒读者注意数据同质性选择(UEFA赛事实较均衡可能降低实力差分影响)和Elo评级替代博彩赔率的创新性及可能局限。
- 数据缺陷影响:尽管亚美尼亚球队Elo数据错误影响有限,但未能修正代表该数据源存在系统性风险,可能降低结果可信度的一致性。
- 样本时间跨度带来的变化:规则变更(如取消客场进球规则)或后疫情时代比赛环境的影响,或许使旧文献结果不能直接比较。
- 心理势头衡量新颖但单一:未探讨运动员个体状态、裁判因素或技术层面,限制科学解释力度。
- 结论的政策含义较为明确,但应谨慎推动,因为点球虽随机,竞技公平不是唯一因素。
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7. 结论性综合
本研究基于268场UEFA俱乐部赛事点球大战,广泛而深入地检验了影响点球成败的四个核心因素:先发顺序、比赛场地、心理势头及球队实力(通过Elo评级衡量)。所有统计检验(包括二项概率检验和逻辑回归)均未发现任何指标使胜率明显偏离50%,结论为点球大战在顶级欧洲足球中表现为一种“完美彩票”的随机事件,无法凭常规足球实力或已知心理优势预测结果。
图表分析显示:
- 点球发生频次自2020年以来大幅增加(图1),反映赛制调整和现实环境变迁;
- 球队实力差分布集中且受限(图2),证明对战双方实力相近,理论上更难产生偏差;
- 先发、主场及心理势头因素均未超出随机界限(图3),并通过细分数据和严谨统计支撑此结论;
- 即使在强队与弱队实力差异较大的篮子内,强队胜率仍未突破50%(图4);
- 逻辑回归系数不显著,进一步量化验证实力等因素不显著影响点球结果(表2);
- 时间序列敏感性检验(图5)显示结论稳定,偶发异常多因样本过小。
该研究挑战了既有“强队优势”观点,凸显点球大战内在随机性,为赛事规则变革(如取消加时赛)提供科学依据,主张此举能够增加竞技公平,降低优势队伍加分概率,优化竞争平衡。
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综上,本报告逻辑严谨,数据翔实,方法多元,图表辅助论证充分,结论明确且具现实政策启发价值。尽管数据中存在部分瑕疵与文献对比差异,但基于25年欧陆点球大战实证,报告成功揭示点球大战作为决胜机制的纯随机特征,具有重要参考意义。[page::0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,14,15]
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本分析基于报告原文内容,所有结论均源于论文学术数据及推断,避免引入报告无涉及的外部观点。

