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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 , p- q. d! i& h& g+ A
9 d. U3 w6 _/ \, C* J
我们知道DB就是概率的游戏,也正是一些奇特的DB结果引起了数学家帕斯卡
. _+ `$ t# A2 Y
B [! M( x0 F(Pascal)和大数学家费马(Fermat)的兴趣,他们通过信件交流,提出了一些概率论的8 F1 O6 |" [0 a! C6 j3 B
% r7 d" `* x4 M7 a% c原理,从而创立了概率论。今天我们就来介绍几个DB中的概率趣题,告诉我们的道理就是,
" [7 S4 h/ I( X" q8 {5 y+ V8 n0 U* R3 t2 ]4 X+ a
就算打赌,也要精“打”细算。
^5 C- T5 m& `" |5 v2 J, j/ W% d' H M0 u
完美的DB3 {4 P! Y. s8 Z
1 P8 L+ C A! Z0 u3 }5 k
0 Z- Z, Z$ @+ |4 g9 x ~NBA球队湖人队和小牛队有一场比赛,两个队都有的忠实粉丝,就叫他们“人族”和“牛族”吧。
3 ~5 y+ d# ~& j0 u4 W
/ q# j8 V" I ?* [- |9 @8 D5 x粉丝当然都觉得自己支持的球队更可能赢球,所以愿意跟你打赌。假设“人族”认为湖人赢的概& T" u% l. m( h4 J
* s, o! h( ?4 Z5 q
率为 p,“牛族”认为小牛赢的概率为 q ,p 和 q 都应大于50%。接下来就是有趣的部分了,我
3 n6 V j, O' v* U& ?. @! i5 g4 J; }% i" y. l, q! \. Y1 S& v
们总能很轻易就设计一个方法,分别与“人族”和“牛族”打赌,但不管结果如何,我们都稳赚不赔!
# D5 d$ O0 j# m: H+ B; @
* r9 K+ Z; U3 v4 a! W方法是这样的:我们分别与“人族”和“牛族”打一样的赌,如果我们赢了就得到 y 元,输了就失去 x 元,8 y& s) L+ ?/ G, g
, x' e ^2 D- d! N, L4 L. s5 @, u只要 y>x 我们就赚了。而 x 和 y 只需要满足下面两个简单的不等式,“人族“和”牛族“的期望收益为
) O3 ~5 O) Q* s+ x% r( v9 E
- u& d; o; E( b0 D正,就会跟我们打赌:' J( k2 x2 y# J; s# U. l
% h8 f/ e q: q' B, [
p * x - ( 1-p ) * y > 0
% T/ \, O! y9 I- }% i# Fq * x - ( 1-q ) * y > 0+ x1 i: p4 d% i8 _7 ]: d; `! ^
加上 y>x 的限制,画出的图像就是三条直线所包围的区域,对于里面的任意一点的坐标值(x,y)就( e9 p2 H* i2 ]- k7 ]
% U* n0 W, ^/ G( U4 u
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:$ S! X3 E- i) s
# ^3 t4 X9 R7 T9 `. v, v" J
$ S( M% t- \* K$ j
* f7 Z/ P' w1 ^ b看来这个问题是完美地解决了,可是还有一个疑点,相信读者很快就能发现它的荒谬所在:不管
. B& R1 X9 q, X+ h, j- N
/ D$ f9 }0 n$ N1 q1 ~" T. `“人族”还是“牛族”,他们的期望收益都是正的,也就是说,长久地看,他们都会赚钱,而我们又; |1 B. k4 Y7 ?" `- W
& E* C3 @- M. P4 G6 P% C
是稳赚不亏的,那么多出来的钱是哪里来的呢,怎么可能每个人都赚钱呢?
! S8 m7 Y& c7 v* {. l; I& V/ I6 n* x$ c3 C0 [( N! J7 G$ c
' j7 |- M* k- o) f, \4 }. q1 n
三张卡片的骗局8 S# @0 S) O" O! F* Q$ N& N9 Q& N6 d
1 I- w8 c+ E8 N" U( z$ M b
0 a3 o! x6 [9 Z5 a+ z
这是另一个巧妙的赌局,我们先准备有三张卡片,1号卡片正反面都是黑色,2号卡片正反面都是. d0 o( d0 y! T2 ?/ g/ ~4 D5 a: a
8 X& q6 w; T$ g. t. K
红色,3号卡片一面是黑色,一面是红色。然后把卡片放进一个盒子里,摇一摇,让对手抽一张平
* e! c5 M3 S0 V% V# K! q9 _6 T& Y/ v- K# |* E; t% h
放在桌子上。接着和他赌反面的颜色和正面一样。这个赌局看起来是公平的,比如抽到一张表面
2 A' O8 N+ L# U! b+ ?9 U8 Y& W8 d4 t. X4 l* }. B1 `% T* J* I
是黑色的卡片,那么卡片不是1号就是3号,反面的颜色不是黑色就是红色,直觉上概率各占1/2。- s; R* \' f: n
: G& `) u5 m. X$ e+ U
事实上我们赢的概率不是1/2,而是2/3,这个赌局最迷惑人的地方是卡片的“两面性”。玩家抽的不- W" u: u9 B) T3 s+ t
5 L+ X% g" W$ E! B$ r0 l( @
是3张牌,而是6个面:3个黑面,3个红面。我们把这6个面编上号A、B、C、D、E、F:
! b1 \: H8 Z: z2 a
2 e2 m! S% H; k. E9 s3 x4 z; R
6 w8 q$ T% z5 s/ m/ E h: m7 E
& |, @8 K! C8 t; A
9 R' X& [/ E5 t0 ~ T/ J, ^& ]: `) m4 ~/ Q t1 ?
当玩家抽到黑面时,也就是A、C、D三种等可能的情况,它们的背面则分别是D、F、A,黑色
: P* a. q1 P& |4 Z3 K2 ]; |2 p5 c+ y+ W9 }! ~$ r) f
的情形占了2/3。$ k: W9 \$ w' ? k" s9 u
( o7 k2 ]: i7 Z( r3 S" A) k这个问题最早于1889年由法国数学家伯特纳(Joseph Louis François Bertrand)提出,因为这
$ t+ S7 F, g: A+ U6 O
& h' Y9 C: z; v k8 d个问题的结果出人意料,它又被称为“伯特纳箱悖论(Bertrand's box paradox)”。1950年美国
. B! S6 d+ @# r9 ?
3 A8 W6 P( c5 d" K! v( ~# }数学家沃伦•韦弗(Warren Weaver)介绍了上面的卡片玩法,马丁•加德纳(Martin Gardner)
) l c8 i: Z3 b5 m, Z' E' u1 o: v% r% v
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。 C8 R4 F0 R# R D3 v1 G; c
- S) d+ ~: P: z3 m4 A$ F如此不平凡的黑桃A
$ O p) _# {) W) u n. V5 |, a0 \7 p4 b$ ]1 e) d& t
有时候我们DB一开始会放水,先让别人赚些小钱,放长线钓大鱼,最后来个一网打尽。下面/ y1 a) J2 l6 W( a
$ x3 j' I1 R7 | S8 W: t
就是一个绝佳的范例。四个人在打桥牌,我先说:“来打个赌吧,我现在有一张A,你们猜猜我* f. e5 Z, _6 e" S) _0 s
4 L/ l5 ^1 A1 c5 \, u还有没有更多A?”这种情况下你很可能会输,这时你在心里默默指定一个花色的A,比如说黑桃A,6 }! g6 @% e3 g* T* v; r1 k
: j8 F/ W+ U; u$ z( C
当某一轮抓到一张黑桃A后,这时机会就来了:“再打一个赌吧,我现在有一张黑桃A,你们猜猜我. t& }. O. C* `; F4 L
) O; b. O7 \; b0 h: _还有没有更多的A?”( I2 z+ N/ q' d2 G5 V
, s8 p' L) ^1 A* x
很多人肯定觉得两个赌根本没什么不同的嘛,加了个黑桃并不要紧。可它们间的区别,大到令人
' e+ l9 M5 k6 n" a3 q# Y& {! O- g7 h) j# ], q
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
: g" L( K* w$ C7 E/ O) {2 r
* f! Y4 [% H8 p, o6 ^没有A的情形:C(48,13)( z* @$ i8 [ I" A+ `+ T
. A6 B: u0 j2 }* r1 [* t$ l
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)5 |/ i+ h6 E* M, _5 ^
- [; D V; X0 o# X6 w恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
0 N- P! I* q! G5 t2 I- p# p z
. H. a8 R" q5 u3 u% N: `9 w至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)- x* W$ g- w5 C8 J
# d; P, |' T( x4 v, Z0 R8 E8 p
事件X为至少有两张A,事件Y为至少有一张A,那么条件概率为:3 J# e- R% a+ R* {, e$ J. s
: _" }/ }7 |/ SP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/% }% P9 p' c6 w% Q
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
. U( v* x8 p' u2 X% N
: E1 t( N9 o3 ~( e7 ]0 ^这个时候我要赌自己还有A,比较容易输掉。但是有了第一个赌的铺垫之后,大家0 w7 }) d2 _5 B2 [+ r, z o
打赌的意愿都被调动起来了,一看第二个赌不就是换了身衣服嘛,纷纷加大赌注,, K. N- d1 K4 r0 L
) B/ p5 g" C# I8 h _
接着赌我没有更多A,正中我们下怀。下面我们将发现第二个赌的概率已经大大不同:8 Y, v* ~! o8 b
( r* o* T. M: z- ^" ?有黑桃A的情形:C(51,12)
8 m6 Q. u |0 X0 {$ L
1 Y' e$ d# R2 g. f* D没有其它A的情形:C(48,12)4 Z9 k, G! b, @( h: h4 b6 n& b5 o8 x
1 V5 z. a R% I) f, E
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
$ T6 g* w! K" s6 R# e1 m' l h3 l* W/ W3 \! O! k
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
. i e6 l( u9 `0 c% d5 x+ [8 z* ^1 I0 |" z, [/ I
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
/ Q8 l/ f" i; j6 N2 \8 w, ~+ X& g1 U* Z: [) |2 h+ @
掌握了概率论,DB就只是概率游戏了,当然我们是反对欺骗的,以上各种游戏只建议
/ C# L4 E" }* J! Y( A9 M9 v/ d, y- l0 c" {2 k! F) `
在朋友间进行以活跃气氛。还有一点很关键,打赌的时候,演得逼真点,别让他们知道2 z, s$ E( K/ E. @
/ M5 x/ S! `# h
你是传说中的死理性派!
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. A2 [4 e K. [' E
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4 f$ n- D. o) N" h8 n* C3 }) J, k- X* P9 N
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