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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 . j2 _ I; d4 T. d0 L5 U
% M1 f# j: \. [7 o) H: ~2 C/ t 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& l# A6 [- m& Q/ l& w- Q' y
& M* n" ~' S3 H(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
% d l4 F5 q! z& p( H/ z5 J' y& a8 ^
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,
+ t6 N" [% Z' `8 r4 y r6 R
% [8 D9 X6 w% }" p5 \就算打赌,也要精“打”细算。
, T' O& m1 ?: j/ Y4 V0 z
" Y8 s9 T, R. X- d0 H完美的DB# ~* J1 ~% i/ x$ r, x* j5 @ E
0 b- }+ Q, Q- G% i: x
) _3 Z s4 w& j4 w) j0 C# q8 ~0 qNBA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。
, y. S1 |9 e( j$ ]' c+ @$ I5 J+ T' f
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
# m; I5 T V7 `4 Q
" y3 o2 \8 o) V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& P: |, O" A u5 u! F" h& N0 R+ W
! X5 b0 \; V! g4 x1 Q" K
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 G- O6 B! a! b8 d7 ?9 H+ J' ^
( k5 _% l" m/ @0 o' n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,: s. _: `2 q( j7 V; O
) b. g, [9 d9 |+ K) B2 l8 O1 E
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) d. X3 }0 p- @- L/ _
% {+ z! O5 Z4 i# Y# ^3 q
正,就会跟我们打赌:
9 N( Y2 i% C( c; c- T# V5 L/ u2 r; h2 V2 R+ V2 v" `
p * x - ( 1-p ) * y > 04 Z7 F! A" E# \# b7 F
q * x - ( 1-q ) * y > 0
# ~5 a7 v1 q, 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
. K+ u: o" e+ |4 q9 p M% `1 D- f* B+ t- ` d% o1 S
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
, U" b) o5 R! n" G W1 ?; v' Q# L2 c" k
9 q5 I" ~" |! b0 O% F9 o5 G9 d( Y5 F) b& D( Z4 G3 B. H _
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 b; }0 ~! [. y" S+ h
* W. a9 l" K% C. _5 ^, V) ]“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! `0 S7 }: h/ Q }# a2 i$ y
+ o# F! e2 M% n3 q
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?2 a) m* }0 K6 O% o9 e# u- K0 F
, O3 _+ {, Q( B; ]) ^
5 {! Y! b; Q" W8 @; d2 ^# K; ?! B# M
三张卡片的骗局% A+ Y5 y9 N* i4 `! P+ U+ @, ]
3 ~: I7 Y2 x* P+ J9 d% U8 M- h8 K, p5 A, N' t3 D) O* x0 \
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
6 {' d/ ~0 n" x7 O1 u( K2 t' m& e' U3 z3 Z3 y( @( V1 D' E* ?" 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1 I, X/ V# A0 z! W7 H
! P8 d! F4 a1 ?% \4 ^
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7 K6 t9 W, c# c+ Z1 T4 R" I
6 n3 q; J) B; l- o4 Z/ X. B1 A' Z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。% L; E, A7 q1 p; E0 J. Q" ?
6 t, c$ T$ {6 J0 I1 j
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+ R) S* P( n( |2 m) c+ _
+ Q! X( l; @0 F+ B+ V
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:
+ h+ n( g2 @) k; s* u
* [2 m6 u; k& x* q: r4 t
" W3 V! b% V; H/ q0 `: z; l. A8 A! t# {+ z
; _8 |! \) v+ o) l# M
, g, f7 O1 u$ U" A# E
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
) t* p. p$ t/ P2 c3 h$ T0 h9 w
! [: U* x6 l) _6 Y$ I7 I/ y+ T1 Q的情形占了2/3。9 J7 B) }( A2 }% z4 ~* S
; j# O$ n# n0 n5 G7 n! M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
' j+ E! k7 q* z0 O) w' i+ D6 s6 H( ]3 r( S: Y- @2 `
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
$ D* d% @0 D' l; s! X5 O; z' y: g4 S( K5 S! F8 O6 w4 a
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)
2 q. O3 P+ }, g6 K+ E6 Q2 j+ m6 {
- r/ z( \. R5 `' _. @0 I称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。, r H$ u1 D0 `% g |( Q$ E
# B1 [" H8 R" s0 e# C/ z
如此不平凡的黑桃A
0 t- q8 r' R: p6 i% R9 R% y( a" m$ y- U' C
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
1 _+ P6 X/ H# L4 u$ T6 O
* t5 }$ {" C) ]9 Y" p$ W4 a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
3 p. G1 h8 v1 m( X
( n; N$ o1 ~' s' 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,
/ q( y# u% U0 Z
+ E3 K( Z: y# Q% i% ~7 X7 _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4 I4 y0 H$ v$ o! x
/ Y; m1 ^# Q) `" p4 ^还有没有更多的A?”
' q& Q5 }" `; g5 [) U e0 M U; t2 q0 s8 l6 g; `, C1 Y
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
! n H3 Y" ~6 a9 X T- s1 h6 X& Y
5 {, x" N. \ k( ^' h" o/ o7 X! M不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:0 }" S" f; w4 j' a2 `
# K9 i( b2 O9 e1 q2 F没有A的情形:C(48,13)! s- N" ]: X+ i* f) s
* _# N% \" a; ~
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
4 J- Y1 B+ q" z1 w( T; C
1 Q: V. i" y0 i. H. e3 M& b恰好有1张A的情形:4*C(48,12); }) Q$ u( e: f1 |3 W/ X9 B
$ y% Z6 c# L9 [4 I; _/ k4 k' N& Q至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
: R2 ~6 x7 q- k2 `1 o4 j# A7 r2 O8 n# b3 @, z* q
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:
* A0 u# d; U/ I7 R, |8 h
1 l+ A( R4 L6 y$ `' J7 y% p+ pP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/0 L4 a% P- X: Y6 V2 Y1 a9 U0 i
(C(52,13)-C(48,13))≈37%- p) T- F7 r) D/ }8 o7 r
0 t# H" c1 H0 A$ ]
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( C% @) e2 C9 ~' q# |8 l' o, |4 {
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,
$ z D0 o; H5 d' z" z4 ~* t& b
; \% ^# F& _. j! k* M' y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:
9 ?$ j1 K% o4 x x1 w0 T# W) k) R
; M% W5 P* D, E9 Z; s/ r- P有黑桃A的情形:C(51,12)
* z6 X2 M' O# x! i7 a; H" g, Q% l2 A4 Y
没有其它A的情形:C(48,12): Y( ~2 c+ p7 [& X+ f1 D2 n
. R9 S; A$ @. V. {( r' b$ K1 g: D
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
0 T2 \) r1 z5 Q! V% v7 Q! H4 J& S% |3 G( f
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:& {- j, M8 ?" p& y' U
, C0 L3 W/ ^1 ^% u5 E. [+ u, sP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
* i2 W+ s7 b6 m: T0 a
# u! { A' l$ Q+ R+ J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
) i# n$ T' f2 f
; p. b3 i8 W7 ]' G) _, 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 P1 ~ Y2 S# Z( Q9 ?
+ H& v6 T/ c6 {& W1 ]
你是传说中的死理性派!
/ k5 k$ ]9 E f# ?- X" g
L; o9 b1 y" _; v) u! E& S
7 u1 z' }. [/ g, m( b+ G& ~( a T& q Y! q5 F
( I4 g& Y* C1 N9 D3 t
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