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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
5 U9 t2 i* W* n2 ~5 P3 J7 N" C' k5 V6 W1 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4 R- ~- g* ^- f+ E1 p
( _* Y1 B* D$ W& j2 \(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
& G! n5 m! a( K0 z& p0 E/ }4 v% N+ L0 Y- [/ [' ]
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,
7 a$ n! @+ ^3 Z- {" |$ s4 d- m! C, B1 k
) {6 H! Y$ T9 D' N$ E* m$ K8 j就算打赌,也要精“打”细算。% u: _+ u* b7 n# S" r
& x+ @, I1 i+ y! Z, M; _+ z V
完美的DB
2 b, [( S7 J- u
3 u x' j- h" I; \6 ~7 B1 X) f! ^* X' u; l% {
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。
3 E0 S9 O( V9 g( | _7 V3 R2 o
+ G1 o3 G$ B e7 h0 g2 w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( X. Y! @1 k# ?& j7 f% C
. ~+ Y, u2 T V2 S- U
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; s! x1 Y" w) n, x e( W# P( e$ v
* Z8 E: w& X3 v# d9 j3 Y' N
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!
5 d6 W) J; X9 P# B! Q6 t/ @: w* _- Y, B& |4 g
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,8 s0 N& N4 S! E; r1 V9 J
! q9 E$ v, N5 T8 P7 @! 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2 j6 N. S- K* N- n
% l2 a8 N* b. l: E4 `4 x9 \正,就会跟我们打赌:
/ C# D1 Z; n( K5 O3 t$ D1 V' v' L. [
p * x - ( 1-p ) * y > 0
' m$ ?5 v; D* {" U* d! u# cq * x - ( 1-q ) * y > 0
0 t2 m5 C* A1 H! u9 N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
0 L0 W! L, T1 V/ s
4 \! a( w; z0 I6 T6 i8 R是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:% w5 v. o8 z9 s" n) W
& O+ _/ c; N* j( {3 O
1 t" E0 u1 D' ^
' a9 S1 w9 _! {& L8 M
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
) H9 G" U1 D2 J! j h$ c6 h: F Q. U/ j5 f
“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
" n, K3 v; f3 U* }" c" [$ {1 L/ u3 O+ R6 s& u
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?4 U# G n7 j) i+ h1 J9 R
+ d8 w: s1 q. q' \2 p$ I6 [1 T3 q
1 K, j9 r- y' t& D三张卡片的骗局
' b; `2 `& ~5 s2 |* E' r, ?! {$ S" B; V& |, K" h7 l {0 r; ^
: Q% J$ l& i1 R; f0 ^! G
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5 R- ?8 @; h% O1 l, Z
( x: y# \5 v5 L3 j. E/ L/ K! ^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# W5 c W- f6 L8 \( R% F
$ W0 B, [1 I6 J8 O& O( ]
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
/ ~) `, f; R- w1 @+ K+ H; F% ]6 @" g o @
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。 M. Y+ x1 a9 ?3 I
' S4 z* N' E# x) A* y9 n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& }- ^" i/ B4 V% R
# P$ x# @' W3 W% P# z
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 b/ y' A _1 Q3 y; |# H
$ K: R9 N' t- t* U6 W/ Q
3 c8 F8 O& w' ?: t' f
9 f' k. f3 A$ Q0 a/ d. ~2 U
8 ?7 B2 a+ K V: u4 q! |
; F' ^1 |: { j; Z( l' R0 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( F8 S8 F& V0 M( D$ @0 y4 U
, h! t) ?1 e7 F: o2 U% x
的情形占了2/3。; A! H7 M5 e+ E6 l3 b& y$ Z
2 |" ~$ d1 i5 N2 j: r: p; S: |
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& ~( H2 k0 A5 p, M
. u; e" s3 l5 O! }% {6 h' |
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5 p/ W4 {+ X! c) P, E3 U: G
, \* A" Y- p" ?& t# H1 M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)3 t% X, _# B9 [' {! g
: {9 @2 T# S8 f- G; Y- s
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
y' u/ Q7 H1 l' W3 r* v' t: E+ H1 o! m1 D: |& t/ r: H0 R+ s' A' e
如此不平凡的黑桃A
5 _" G) A6 h6 c3 E3 }: A+ I8 K! p' R! e' 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- ]2 W8 f3 W' s0 o* B
) T$ C3 q. l8 a% 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
0 O" ]0 x8 y. e$ u* f
7 [: ?" b) m% |6 E- n V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,
$ j, b6 B( q. U2 _" a% d: v3 y9 T6 g" i* [6 C: V9 d0 ?
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
' {! n8 v& j2 Z5 E5 e. c# q9 n' Z* h: o
还有没有更多的A?”
* n# j$ q& O7 e W) G E
( g+ {! b- P* d* p4 F5 R3 a2 |* 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
2 q& @, K+ e& z
8 Z' t8 }: w% H& z6 |: o0 y不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:+ y3 p7 ] J$ k4 K' I+ d6 V- p
9 k4 a5 u$ G5 h. R! K没有A的情形:C(48,13)
. k5 B5 i& d( `1 s; \ K& e5 k8 z+ B9 b6 L1 i: ]
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
, t! |" H8 t1 Z+ P. {, N( x% }% Z2 v" b5 q* s
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)# @7 }9 S. X1 k
3 \: M/ s' ^% ]$ ^4 i6 z至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)# h. I Z- U4 g0 _
) |* i0 Y* _- x7 k9 ^' _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:
5 K c) [0 \* U- y) B
. t1 M/ g1 m! L0 D, U- zP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/6 [" h7 X8 O9 V z
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
; x% ]( V& R/ J
4 a' W i# h1 h8 @/ ~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9 G" c* c; A, v4 o* G# D" |
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,5 t Q8 O" G7 D+ f7 ^
/ i' N1 f5 C( i( u8 `# g0 S" c) 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:6 F5 y# m$ {7 u s1 Z
$ r# l, F1 ^ F1 E$ }有黑桃A的情形:C(51,12)
) p# f8 T. w; d5 r/ A$ g
. `: ^" ?3 X. Z$ m4 y; ]没有其它A的情形:C(48,12)
5 i A0 \. W' e6 F2 A& m* e* X
* q9 k3 b4 u9 o还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
4 B4 x: Q; R7 q _. T8 e/ o- U# `7 N* l0 \: D' r
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
! V; u' n3 V# Z* W& _, q" u& _- `' M2 I6 w& W" d
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
4 h; P/ c+ k+ _6 q" C- z5 A- g3 h5 |- k/ d& A# ^# R
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
9 \% N0 g( u7 t$ \& V: m5 D9 x
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) l' T+ q$ i( F* ^) ?0 |, g2 b
) Q% ]# S, j' |6 u: a你是传说中的死理性派!
5 e3 g( B& }, `% P; N7 |& z3 N& [* f$ @, l" `
+ ~4 \, a# Y9 c8 v4 l1 d$ d
( ^7 b3 n7 B/ b
7 _4 u( `: e% i7 g
8 K! n* y/ P: }- j* A q/ l% D' r
5 X1 `8 }$ s' b- x+ M, u; o. Y8 v; |3 n4 E
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