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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
" [1 E" v @0 `4 m# m9 |
/ e' b% s* R1 v8 G$ Y7 M8 H 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 h+ R0 O" t* `$ w
$ w9 T0 R: J" W4 O8 e9 K6 B(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: { O& O3 \7 o/ a( O) i0 }
$ ], N: Y& R7 a, u; J0 J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,
9 P. H, P9 z8 b4 F* e
6 K* |. j3 S D. G: {就算打赌,也要精“打”细算。/ v6 ?) \! W4 X: O. N' `7 U) l! U
( ?9 k# w0 v6 K# B. _# ]
完美的DB
/ D" N" [( q. E& x* X: X+ [9 {! U
3 f' }' {6 T6 B$ ] M' j
7 x& I$ T) I! M- Z8 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。) F- v8 a Z# N* P
; h6 f0 e! Z9 y3 W& D0 Z
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& g( S* m \' `$ q' ?
2 a5 i. s, l v" F3 E: e
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$ Q: [% B5 h) ^) f- P3 d
- v ?4 x- `) R& j' d
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!
* ^) J$ C& P8 T8 b! r3 X. s+ l
2 s# u- J! e# j) }% n5 y7 A6 j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,
- o5 `0 {. X p1 Q! ?) r: V d( e' E2 d6 \: v( @5 y0 C8 j
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
+ E% V; u, U8 o" u
6 s6 x5 S; L0 \, ~* d6 n8 C2 ?6 K- p; p正,就会跟我们打赌:( b! J2 b. c, W" t" M" P' u
6 A- U1 M3 ?6 E! x+ T5 `5 w6 G6 A
p * x - ( 1-p ) * y > 0+ f8 C( ~: l+ T. E" y
q * x - ( 1-q ) * y > 0" V) B; ]4 R; q( E8 r
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
+ @$ F5 Q, Q& m% U" X1 G
! B& @8 R4 l2 [ H- p3 m是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
& J. z# b$ g5 v- C# K2 M% x- k
9 R( \5 G( l6 P: e8 s9 L% w8 Z; h% D' Z0 L6 u3 h
# x' [8 c2 q, [* O @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
+ g. @. N {2 C9 b% V: i# ^: I# H. _/ g' O; D
“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' s5 N7 L& k, a9 r- x
# D3 t d, `1 t, ~9 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?( v) y; k5 B, C) ~2 J& e2 v
* O' g2 i' R/ K/ s9 a# l: T5 S3 W
5 v# _# h# u& Z' S S% S6 H
三张卡片的骗局( F& ?9 s$ T; q8 [& w, }5 y
8 n1 B( n( B* X5 N4 @, a: N, o( U0 u* k/ \! b5 {) J% {) I
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8 U8 _$ h, ^" f# s" @& @9 F
' b4 A" V4 [' H- l$ Z% _0 T
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* l' m r3 J- F9 W
5 y" Z Z* |- N' A3 }, M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3 z: x0 D0 E, _" [
5 \: v. \3 M5 Y; c9 v8 }
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。% j& ?9 o" G$ z I; _
3 J8 C J" r) M- ~# i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- L# |) i0 ?' w
, C$ J3 W" P W3 ^0 d+ d9 L$ c
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:; }) a* d$ y3 }- Q, V5 h: v7 N1 O7 _
) W% p" ~5 o2 _" F! U$ l% x ~
, G7 M$ ]0 \$ v
" M' y5 c# W% ?6 |$ g1 ?! ~3 S& h' A5 P- W
+ p& n, p: j+ O3 r3 e! u2 U
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7 |; P, J( l4 Y+ g5 t. P# ?
3 P& T1 q/ P( D" A) X% L& ~! M
的情形占了2/3。
( I0 C& I3 x% S8 t, _2 W! K+ e' M# n. S. R z
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' @% U% p' M# ?' P
3 n% R: B& n0 I" N
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2 }1 D2 b5 Y6 B1 m
0 D' J8 ^; r& t/ R3 k. T6 ~ u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)
. V4 z2 |+ N, b& q) `& C% X" A1 O& M; j U% `& Z3 P# p) S C1 U ]! `
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
- h5 I# `0 c, q& j% X0 t8 L5 _. F. T& d/ F+ I" p- S
如此不平凡的黑桃A2 K* I( R2 r! Y3 z) S- z
* _3 K7 C4 F6 {4 k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) [/ C& i/ Z2 ~- c t% h
o. H1 z; R! T! |& [/ y! k8 s" z" h
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+ K" P/ n% f3 f7 T1 H7 i
+ {# G( n) `, S: M* n& }& ]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,
: I: X9 ~' ~3 g) i- `2 _1 ]) t2 |. J# I9 f; D7 @" U
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+ Q g; g/ h. \, }5 ~
p% B2 B4 W7 H6 R1 f
还有没有更多的A?”
3 Z `+ @1 @1 G0 b! b& ~* ~2 U& t& W9 W3 n2 u& i9 B, Z
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
" w) `2 V# V) F3 e$ `1 S) i7 K3 m3 t7 e b4 C! s6 f# e
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:# y, s' e4 M* r( ?, C4 A
; h. |' p' e0 o, e: Y& V没有A的情形:C(48,13)
1 I$ C, B+ L/ P$ l% S6 p3 y
7 a, ^8 L1 n7 G. z0 w至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)2 f$ }( l( d5 @, }/ `9 Y
" r6 e V) x) \* N& z9 F
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)" c6 i2 ^6 q& _
/ x$ @! ^% O- R
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12): `& D, \" r( a; n- T7 {* [
3 f3 w6 R4 x/ q" W
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:) S; }6 y# f) O9 ]% D& b# u
# e( k, |- @& F1 O' }
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/0 o k, q0 \6 Z3 }3 D m7 b
(C(52,13)-C(48,13))≈37%) H+ M: Z @ \( |) H! o
/ t9 ^4 s2 `; p这个时候我要赌自己还有A,比较容易输掉。但是有了第一个赌的铺垫之后,大家) Q8 A% Y' O9 l- n" L( ~5 a
打赌的意愿都被调动起来了,一看第二个赌不就是换了身衣服嘛,纷纷加大赌注,
6 X2 y7 D+ Y3 ~8 P$ y7 W
, C5 v+ p' H* b8 }. e3 h$ D' S接着赌我没有更多A,正中我们下怀。下面我们将发现第二个赌的概率已经大大不同:
l% T2 x, a8 I, f7 b( \) |/ s1 V/ L, a
有黑桃A的情形:C(51,12)6 ]* m. B8 Q/ d$ R& o' D2 C
y( {: w1 p2 c( U, ?没有其它A的情形:C(48,12)
' M2 n) j! j2 } R$ t- k5 W* c$ R; a5 Q% R
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
4 {% B, W# N; a8 R; Y1 C1 F
0 g0 \2 V2 p# m* x0 o0 K' O+ n8 ^事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
" d3 x0 E" E/ u/ t' @ K% I
+ \2 W+ u/ m9 W, M& `$ qP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
' b/ l% A* V, O/ ^$ Q) P/ r: F: W9 M, S0 J6 E
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" [ ?8 G( P9 g+ t
. l2 K2 Q& c$ }% r
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- D1 l2 c& l; [% \/ S* n' b# ^" z/ Q
3 Y# T1 w) a% Y你是传说中的死理性派!* }& I1 `7 D- g& n, w4 ~$ ]' }; }
7 X8 \+ A* X1 c/ E2 g& v1 R- \" b- c3 C
) F" W& {" A& M4 z: u1 N% H% ^+ e: A2 K! Q; c5 H5 q4 ^6 G
8 K( C. C7 f+ v' M
9 e3 u1 v" X* x! m6 A& ^9 y8 S
" O$ P, [. `% J4 |
3 H3 Q( I) s: E0 y4 G0 u- n |
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