Uma criança tem uma "lagarta numérica", composta por quarenta pedaços de quebra-cabeça, cada um com um número, que, quando ligados em uma linha, revelam os números de 1 a 40 em ordem.
Todas as noites, o pai da criança tem de pegar os pedaços da lagarta que estão espalhados pela sala. Ele pega as peças aleatoriamente e as coloca na ordem correta.
Ao ser construída desta forma, a lagarta forma segmentos distintos que gradualmente se fundem juntos. O número de segmentos começa em zero (sem pedaços colocados), e vai aumentando até cerca de onze ou doze, então tende a diminuir novamente antes de terminar em um único segmento (todas as partes colocadas).
Considere $M$ como o número máximo de segmentos encontrados durante uma organização aleatória da lagarta. Para uma lagarta de dez peças, o número de possibilidades para cada $M$ é
então o valor mais provável de $M$ é 3 e o valor médio é $\frac{385.643}{113.400} = 3,400732$, arredondado para seis casas decimais.
O valor mais provável de $M$ para uma lagarta de quarenta peças é de 11, mas qual é o valor médio de $M$? Dê sua resposta arredondada para seis casas decimais.