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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
2 i# y$ m. L' h0 |- z! k' C+ y
. E; r1 U( z9 m( E1 p3 W& F: r 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
; v" }, a' ^7 i
5 ]9 [9 u9 S: z, m8 a$ l(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
4 v1 Q w [' z. D% L. b; C% f( X( ?$ ]8 S) {' m) R
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,/ A9 A; o' o3 F8 H& n! F! ?
: l# m) v' X% Q( U8 f" P0 h' }
就算打赌,也要精“打”细算。' |& u2 `2 E+ G6 p* ~" d: \, K
+ [8 S0 k4 V, m% e& D3 w1 G, X完美的DB$ d: q, U1 u5 c1 d+ V
7 t9 `6 e; H `- w8 j5 j0 L" i* z4 z! Y" ?
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。2 N8 z; D! e% K( y: ~7 H; m
' m& {. p, O# T/ @3 v6 h* ^/ U7 R9 u: 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
8 K7 R2 Z5 b) }9 p+ [5 ?
( e; z: k+ x- f( R$ H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/ i9 ~; s5 Z- {
" Y# b) u: {9 f' b! d: T
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!
' s" d7 [( {% F2 l5 `2 G4 m3 x) q8 x2 S
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,- Y5 f8 P9 I8 J
% |2 Z- } J/ j3 o
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4 t: `0 F" h) G$ }, O! T7 k
# H6 o2 q. @8 n4 n3 J# ~正,就会跟我们打赌:
0 I) t& n* I! F% [% r, p ^4 n# W4 Y0 U+ G6 j9 @9 O
p * x - ( 1-p ) * y > 0* W7 P; w" z( J
q * x - ( 1-q ) * y > 09 T# w4 S4 ]3 }2 e
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" `& z/ O" y6 W
! K1 t, h. A8 j F9 s
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
: C) v0 l. ^0 N6 \& F% S% Y' i
# S% K2 _; o% m
9 }2 p: {7 ^# {8 v0 p" J0 e7 p# s$ n: j7 h: l: Y$ R
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
1 M+ a y* U# W" z' W- D; J
0 V* ~2 a6 |6 x+ U) v4 f X1 x“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 {# D. {! h) @) y1 y/ B
0 {9 X5 t. s) B0 I+ s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?
3 U U6 T# c1 o1 @
5 Z l5 x& `, I3 C9 b& }( z! G1 H& W9 C% O( {6 t, X
三张卡片的骗局) O; x7 {7 }2 B/ K7 P8 Q. P0 Z; P
* w; ]' z% o d. \% C- ~3 F: I$ ^9 ^+ ~. ^
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
- |2 G, n% l) u1 Z4 \
! p& Z% M+ ^3 S2 L$ p% ?# I# F" j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+ v1 q0 a9 E5 \# ^- F
- u: M7 T+ u4 y$ 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
4 g/ W! d' g7 C1 d( Q: Q" B3 h, \+ z5 F9 w
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 X4 y; x# E5 P$ M8 E' S' v; j. x
+ W$ u! c3 _, s2 X/ X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
8 s0 G. P: u! |, [
6 f% t* M2 P y" b; `( R! u0 s$ d% w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:5 t( n" S6 o9 p4 F9 r/ j6 }8 m# n
' t! V+ E9 a2 y0 |9 a K
8 J% s" L1 J/ W. P( Q8 Z/ @6 E* K9 b6 q; ?' |6 }* o: |5 j
+ l g! F; B6 {, r: c2 x1 i& N7 T& N; n2 \
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0 e$ E9 v) ^3 |4 r. z' Q
! L8 {- k/ K( e: D4 m/ L的情形占了2/3。" [$ M9 W' ~, ?/ X" D; d8 Y, w
/ B o8 _9 }4 o4 b# M. n
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
/ u4 R9 X& \( U/ h' F6 z) y
% ~- J3 T$ |' ?个问题的结果出人意料,它又被称为“伯特纳箱悖论(Bertrand's box paradox)”。1950年美国
0 h, s6 T8 u6 }. V( k4 ?# A1 ]$ \2 @, K$ }
数学家沃伦•韦弗(Warren Weaver)介绍了上面的卡片玩法,马丁•加德纳(Martin Gardner)! S, ]6 H' S V' I2 i+ X
0 m9 ^- w+ d* ~1 A称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。) ?: K8 `- s. b5 U" F
- L; _& u( l* ~7 L8 d! O
如此不平凡的黑桃A3 Y/ S1 v6 U* C; r
" n( |* m, ^4 N% i; G, b
有时候我们DB一开始会放水,先让别人赚些小钱,放长线钓大鱼,最后来个一网打尽。下面3 j: w3 q4 i( X7 u/ K
- {( }% H" l$ u2 U6 Y+ O就是一个绝佳的范例。四个人在打桥牌,我先说:“来打个赌吧,我现在有一张A,你们猜猜我; v% j3 Y T6 |. y: q; {
, y( v& `- P8 e9 `还有没有更多A?”这种情况下你很可能会输,这时你在心里默默指定一个花色的A,比如说黑桃A,! c' N4 a/ q- u# W
7 _! D. Q& h! J
当某一轮抓到一张黑桃A后,这时机会就来了:“再打一个赌吧,我现在有一张黑桃A,你们猜猜我7 x* C6 ]. n7 _8 j* u' w
- a- _1 L& L* U
还有没有更多的A?”
4 b2 P' f/ @/ k! N+ c3 g: w1 i! X7 k6 W8 K
很多人肯定觉得两个赌根本没什么不同的嘛,加了个黑桃并不要紧。可它们间的区别,大到令人
/ ?; O k. `- t' I& @1 u/ o# i2 o5 X# t% M6 m9 Q @5 {- W# D
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:" t4 U$ u: ~8 Z3 y' C r
* Y& S0 n; [: n* c9 a& K) d没有A的情形:C(48,13)7 h6 \) [: ^8 g# a1 a1 j+ |
0 M& n% w/ R" u& g* \
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)% s! m( e3 g1 e( h
: j5 y) d* I, c
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)* y/ S( w! j9 F
1 o3 i+ D9 p! p _* D至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
; s1 c" Q2 t' |4 E5 h; [4 g9 D( v( o; c6 O. i
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:
8 s6 A$ ]6 w, O6 ?8 r0 ~+ k. M: [0 E/ b8 x/ F
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
$ }9 n) N+ B+ q! |(C(52,13)-C(48,13))≈37%! y, M; d4 u q' {9 x
$ n5 x0 b* y1 t3 K6 U0 J& E8 t
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- G b4 f: b1 d, F) w
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,
$ |$ V0 T! i1 e; J$ X- F
- ]4 h! A% U- q- p P1 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:4 E0 L. {3 L* i {
0 _4 @" w. [) z2 C: S) _有黑桃A的情形:C(51,12)
2 p, _$ y& K7 s5 Y; }4 j: d" d6 e( P2 @1 {% g1 o, @/ _' w& v+ N
没有其它A的情形:C(48,12)1 a/ i: V) J" C
* @- a% m& C. Q1 N7 C2 |
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
+ `' H. ^- b! S
5 P( `2 e/ X' L \事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:2 S6 c0 O' t4 P- R
' s9 F Y0 m6 t! w
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。! W" p% H# m& [. k1 z
2 I& Y# F& r4 F- }$ i2 c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
6 q; F9 Z4 u5 e$ g0 c$ K* Y$ b; }3 x' X9 k' v$ T. r; I
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
- U9 o/ o, L7 \' U7 e
, t M& v) t: R; _3 T你是传说中的死理性派!, |3 ]( K2 y2 i0 l3 Y/ Q& @
H& P2 @ m4 C) q
: E0 w. y' ]( D+ f1 n+ `1 J' @9 o9 k& z! N; N
- Z4 h+ @* `8 A; s
! i( y7 O! `, M+ Z1 a. L; ~/ b' \( Z s) B
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