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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
8 s; ^$ P+ _& l T! b" q% f3 e; i0 G. `7 J# C" O
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
* ~3 g, L& {9 \3 R* `" H; `' n
; I8 Z2 c& ]0 @& [! E- `; _* {3 a(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( T9 \+ D5 ~4 w! h$ B
* I0 Y& S8 o0 V/ S& I
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,
& r& V* h3 d1 E5 n: D# @- N5 q! y! w1 X- E0 f
就算打赌,也要精“打”细算。
# Z& y" Y/ _+ w: G1 V; R/ p" j& D5 Z7 @+ t, ]
完美的DB
2 o9 k; P6 e7 u9 T' _6 F1 E
$ t3 |1 y! N/ j8 ~" l u' V+ {% d- {3 D
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。
; l6 C( c! N% Y* u
" n% W% }, o. @, g g5 V, v& n& S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
* N1 Y, c k. a) c; F; R, X& [
9 k' L- _4 a) c9 ]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
# {6 x2 V4 H; }0 K# i6 i; R- D, O$ x+ ?% r, L, z! ]
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!8 s2 D) [) ~, @' a" \4 t
2 m! `' J6 H" K5 p; \- \7 X1 U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,( ]- B4 r2 R+ @! y! x |
4 E& B: l8 C& v2 h
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
; U: A, x) E2 [( w0 x% Q, ~9 D' u: v. m2 W! }; H# ^1 Y/ i
正,就会跟我们打赌:4 p3 `+ W1 U$ \
1 s" D. w9 z8 K; D* E, Sp * x - ( 1-p ) * y > 0
. O4 w; H; c" U ~/ d# pq * x - ( 1-q ) * y > 0
0 U( }. z2 d/ m( W( m8 P8 m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! h8 Y# @/ k3 d6 D! [6 I( e
% G$ ~4 L3 u6 H5 B7 Y) ?! A8 \: [
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
: d+ S+ I1 v8 m: ?1 ~/ x7 c# Y8 a c$ y) Y
. K( @6 X; n: R, L) M4 `$ q
- O* ?0 H, m1 |; \# }! x' |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8 A: b7 S+ c' `% C& {# b+ K
5 u/ T( H- ^5 X. c“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7 e6 }7 s; j* [& R8 |' D+ h( m
3 w& D7 L8 e2 r1 Q, l1 V. v. B
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?1 M9 U4 s+ R4 A3 U) {/ O' @( D, q
- m* D. a2 O) d' f" v1 \6 D7 K
) n' `' n: I: a: [- `3 ]2 ]2 ^三张卡片的骗局
+ w/ F$ s' C( K7 d4 Z& Q
9 @$ q9 v3 G- {& P3 R
! r5 o: q0 ~3 Q( n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
4 X0 R2 B$ g9 z) b
. b8 g4 K; E, r* L) N- V6 \% M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
$ y2 ^9 I' O( n. |. g: o3 M# `0 Z
V: J6 c; V' T0 {0 T) b; f9 T1 J6 ]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 X: [1 t7 x g2 J
0 @& C6 d4 `0 O. s
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。2 K4 p- i d1 g. y/ \* @
4 U. q" I1 Q) x' P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+ W9 p4 t& [& M$ f8 w* p9 @
* \" g3 K8 `4 w( I, h5 Q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:
9 |. G P# c# q6 S4 P$ J- U4 V" ^/ S. G; O
' j& `6 ]8 C) R5 {6 p8 ?! \$ t
; e4 H) N$ c, ]% k8 l- D' z7 \! c2 M3 [& g% v: I8 T
9 B: D ~' ]4 d) m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
! P6 R2 K" [. h' l. c- R5 Z% p3 S! \
的情形占了2/3。, g, H! K1 x2 O; k2 `; d8 d
- k# M8 _" V/ Q7 b8 c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; ^+ K3 A4 h' ?3 ^7 S& O
1 t) e1 k5 p0 Y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' |) v6 o1 p! Z' K3 K& S- [9 f
. g5 h. @" s1 |2 m+ N4 A( R; l8 W! b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)9 f/ t8 u% a" U) Z2 L. W
* N3 M$ p& y6 B% ]! Q m
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
- @8 v: y: C: L' S/ s( g, L( b0 w- S4 w/ f
如此不平凡的黑桃A8 E% m: o& D% c. @: p
; E9 F, }$ n. @1 w. y( Z5 ]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! v: f1 x: Y; Y
i- v. B& ~$ p2 a0 O+ r7 ^1 _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1 M" P/ @9 k) i C- e( C; ]( ]; }
) d6 G! ~* f3 Q! ]; T; N2 n7 N# F
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,
. _' h( X* d( |6 o; R& S( U F
. A7 |! c; K% }- y3 r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- X' H6 z( A! ?# x5 U* U9 A
9 n( B2 O* L: G' a& z* e还有没有更多的A?”. T3 z! F* L+ A$ |3 F% }) C0 F9 F
" [2 a3 x0 e3 `0 L; f& N4 G/ n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
/ U- z$ ^+ k, S# D# w; e" X7 y' h/ `! M% F' ], c D
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:5 s/ s9 d3 b2 D0 d4 q0 F
9 Q5 w. Q1 y1 y- K; g' U7 ~) R5 w% I
没有A的情形:C(48,13)
P* K( X$ E( ?/ U3 o, t9 n
X- M) M( h1 u+ K# B至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)$ o. a$ } P9 [, f& L
& @- `# p3 q. L+ {6 h+ ?" E' m
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
0 N$ f- E+ F4 Y9 c `1 W9 [: p
5 `& q! I- A& R5 T* X! N* ~- H3 \至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)! Y7 ~4 [3 y% t$ ?
' C2 p$ k) \+ ^+ v2 [6 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:
% r/ x1 ~$ F0 D
' ~! P1 i a9 ~" t- y, |P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/4 n# k- O. D$ ~6 L+ ~( Q
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
X* z& L; E! B$ i( ~! |; X7 T+ N f6 ~- |' ` l9 I$ [
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
) Q/ b0 P% B! w4 a3 h: N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,
* {( w/ T# J9 @* u N& l# Z q! L
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:
- ~3 E) m2 g$ ?, i, ^3 F6 ^1 I$ S$ n9 D+ D+ l5 k5 C1 [( ^- g
有黑桃A的情形:C(51,12)6 c4 w9 P" M5 F9 w
& A c7 ?) f9 y, i1 O$ {' m
没有其它A的情形:C(48,12)
M: ^# }% W* Y$ c: Z' r5 H2 }/ D" X7 {
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
; c0 @. {3 x2 f* g/ p6 }' H2 W+ V: O* @" s( N3 F' k) I9 o* g Q
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
( ^; B. H" p- l- U8 ]1 t# b; I# |" v6 }- W0 Q F; C; h
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
) K# l1 J) @4 S$ g4 k# P( c
" Y' g, b' H [0 N2 m8 S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/ e+ `, l8 B- R% ~& |7 \+ n: D7 n
! t. O/ C A5 m* L( N
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! b: z4 j) t/ ^. ~
" [3 |# h! }) m) [5 S; m! H
你是传说中的死理性派!
+ P9 ^7 Q" k) S9 e) x( b. S0 d1 K7 W; d, |2 b4 v1 Q: W& S3 j) ^$ o
4 f$ y8 L7 |4 O+ _4 a& P
9 {4 _. X. e& M- a) t! m
9 ^1 z; c! X6 D8 Q& H+ Y; f( M
8 O0 G5 I% |+ ?1 F8 B( U5 O/ l8 @4 w/ b9 |% x- Z5 Z
. }8 Z% @$ |, w8 R' G
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