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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 9 T i" b& f. `2 m/ _3 H. m' m
( j0 V) b, w$ v% d( ~5 Z- a9 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
/ _0 T0 g# i, w) ~8 \9 `3 N8 H* `- H( Y/ l5 k( X8 r
(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/ W( M2 V& C+ a2 h9 H5 Z
% w7 ^& {* b s; @9 T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,; {" t; N5 R$ ^- h6 i6 p j- k" U
/ Y @. ~0 e' E3 O就算打赌,也要精“打”细算。
& |: E; o: y% d: h: S6 t5 @9 J6 W2 J+ Z! `- z7 ]. B
完美的DB
1 _; j6 m3 a1 j; P9 S
# u$ Y# ?$ z6 V; Y
7 {/ A' `- R7 b; h1 BNBA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 F9 m" Q% V, S; a8 h
2 K- C& T# H; P0 E# u
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
) \+ L. X2 f1 l# F. F& x j1 z* K8 j8 J' Y7 a! N
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- v- _2 H9 `# x* A) K3 E/ M
# B& e9 B3 |3 R$ ?. 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!
0 a" @6 T9 j, q, |# t8 v7 L. r0 V F% |8 o8 v+ X# \; H# v
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,
7 h8 X. T# h5 q% y' j4 k% t7 l( n; u) K3 }' ?1 `
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$ M. {4 c; F R, U- T
8 m" h% e6 r8 \8 h5 A# T6 q
正,就会跟我们打赌:
" R& S& k( A( E8 |, ?3 }+ N* F
$ b! J5 P' a$ m; sp * x - ( 1-p ) * y > 0
+ h2 I2 t, u4 sq * x - ( 1-q ) * y > 0
0 ^( }" A' B8 `7 b- K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/ F1 ~4 C+ A, O2 v# W& Z
! W' X E/ Z5 p& N是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:' i- N' V/ @5 m+ k1 g/ ^; n( i
. }/ U8 d. f' C0 @0 H4 H! @; G
9 i% V4 ?0 G* r1 n( C
' C6 T7 D; ~7 o1 j4 [6 l+ W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/ s. T+ o' h; I/ |
. r: T/ W$ a' N, c+ z
“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3 {" d1 W3 ?, H
) j# D: a0 t5 G% e0 n: |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?' O6 U* `$ w2 q. x. c
% P: F! f+ r9 x
, x9 z4 S% R9 @三张卡片的骗局& p2 @- l; E8 h+ g5 a; j# Y
|2 n0 ]8 ]# ~! }3 v) S
: i0 X0 G( N1 V$ y. i z( b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
: D: N" n1 P0 L& u$ h X. R' u% o2 h9 X, h. M1 r5 S) E, `
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5 e' X4 M9 V5 }$ U8 A( l7 V
2 [' y* t$ M# p& u6 j, p, m; v
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 {4 d( ]5 \: Q1 Z$ @/ ^
* }& x# C$ y Z% ^3 }+ f" 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。
; \+ i& k0 G1 a* w* B" W" v
, e8 r$ r, y4 b; ^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
1 c2 }1 n2 ^4 h: N- a# N) z& D4 z" w: Y
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:: R3 R4 @: C# {. G! @
9 p% Z! T0 K+ e) A+ E+ ^, x8 J" F9 ?" [- B U$ M
' D1 q; X- P* C# k$ E9 }+ O- R q' \- X; V6 K9 E4 W% ^
( ~6 J5 d% S+ p% P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
5 O3 b' y2 _ P6 k( v6 Y+ H
1 V$ \. n/ |# q/ l4 z, O% P2 ~的情形占了2/3。
3 S5 {0 @& }$ o5 F2 z/ @8 m0 o6 N
( W5 o6 g; R& J: A4 j' J0 Z+ a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
' O. `9 e5 P3 t4 p( r* q0 J
9 M) ~; x) O# L: ^% _4 ~: b5 m* t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
Y% @8 G6 T+ i R0 a9 ^" H- I6 a8 R& w4 E& D3 D# F
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)) M1 F7 r, Q% L& E/ x
" n, C- k e) e称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。' b2 X. q3 N4 j
# m' B) O7 W3 e( n3 [7 S如此不平凡的黑桃A
7 t8 h8 Q2 k" {, @. Q8 p+ H* B* x. v& d% D `- d% g# R
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* a8 T' E7 U( H4 f
8 H+ O3 s0 u, x9 P1 u
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! u, s7 a8 e( c0 t' L9 \) m% d7 c! t2 m5 |6 _: G
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," n* O: a, P0 _* n( \/ y
1 J0 s k0 o% X1 Y7 ^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
1 r4 N: T" g6 p" v; S `, @: B( V0 v5 a( V5 E
还有没有更多的A?”' q5 m- b: W# M! X% P( @
. c$ j O0 i6 d- g2 A
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
6 d" ?/ R$ E( |; s( h: i$ ?6 i) U" h R( L
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
/ d% a4 N% n+ W- N! e% C1 U% f( V ]& z
没有A的情形:C(48,13)
& @6 w! R0 D* O! b
( Q5 e# l' U4 o0 o+ K3 t至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)9 a- Q1 E+ G& ?
" ?- B7 K0 c a0 w4 R V6 v
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)( Z7 B* L& k) ~ T6 l
/ r2 t5 T2 [& d1 m2 ]
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
9 p* u# H5 G& d7 O: j7 v5 K! r, {# }5 _: ^4 c! l& U6 |
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:
: f. u+ O) @' U, K4 X7 k0 q" w, o7 {
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
/ O4 ?+ `- D* O. G1 \(C(52,13)-C(48,13))≈37%
0 h3 z: B9 b" G& }* r4 Q) w+ n
* q9 p" B7 S4 y% q这个时候我要赌自己还有A,比较容易输掉。但是有了第一个赌的铺垫之后,大家 k9 g4 \) Q4 k2 C* r6 B& R
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,2 K$ x9 U* }* F! |
. p$ c& B. }: w! ~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:
% J) }+ p% N' |% D$ K; l7 c+ u. O6 [# P7 Y) a1 z# P, I
有黑桃A的情形:C(51,12)! P; L# B$ s; B! h4 y) v* r& v
. M/ x' y% f' K9 E( v, k
没有其它A的情形:C(48,12)
1 ?& H; V) E' I0 S; B9 ]- H
7 X5 S! B( v" h2 g! Z k, k/ h还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
& Q# x4 C1 c9 @- S( R" D% S- D
: k8 m, A, |8 G* o/ `; m+ W5 h事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:# \8 K1 b1 i1 E! d: |3 z
% S" R7 Y) R, ]7 O4 F z
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
; E. r4 D: A9 N: G0 J( D# z, q% P2 t% Y4 Q
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
! M2 M9 w0 y& j7 U" [
/ j' |2 t" C2 A; o( }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
9 ]8 o& j, @3 t' M3 r) U4 J4 H9 S
. z, j* J. `/ F/ n% @3 h# m; K! j你是传说中的死理性派!4 x3 a% l4 Q9 P' k5 V: ?9 g3 q, _
1 u9 R$ L, P" y) _) x
! A- a' A8 c/ U9 J& L% l
9 ?3 m( B5 F4 i; _8 e/ u6 x/ h7 v+ Q" j
* n5 ~! ?& h L' n/ _0 N& L
+ C- N4 M9 C! v. g5 o) `
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