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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 ) j5 X1 j6 r# ^0 H4 Q6 \
( {" N1 H& f& m% m7 ~
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
! k1 E3 `- T% \2 m
: X! Q6 ]7 O' A; a(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! J2 w4 C; Z& `- Q# e* @# O7 O0 ^
; E7 J, ^/ P# v* q3 s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,
. {1 P: ~2 w- [- a% Z
. }/ h" _. L' F% S$ V就算打赌,也要精“打”细算。/ h$ F- Q D- I- _
: U# L/ ?+ E1 n完美的DB
" o% h0 K: h2 w( Y3 p# B
, o) y2 b& m% `( T" n5 ~
4 i( |" ^- r" t% _* d+ v/ e6 m, v7 X! FNBA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。
. o( O6 u2 ]9 K" ~% q2 D& C, g6 G7 y9 ^* q4 Y! @
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
+ I" w/ X$ h& c F
+ D9 s% k0 Q7 F+ Z- z& f5 B, P5 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4 h5 } H0 S8 a, o& F) i$ ]+ G& p
" J# q# V5 Z# u' 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!
h$ G/ o; e8 g
, z) W3 t: R0 X3 v) ?) u% j( M1 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,* q2 ~5 Z6 A4 v8 p5 q% [' M
7 p$ _ I4 n/ [/ G. D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
: s- h E8 O/ r7 K; R. t* U- j
4 J6 E- M T% z( [& x正,就会跟我们打赌:
" j7 I% k% q( K' D, Q4 e
+ g% S& J! O0 i4 K$ }5 Yp * x - ( 1-p ) * y > 02 G6 C+ x8 O) v. [/ l* j3 a
q * x - ( 1-q ) * y > 0% O( C6 Y! P) v! L8 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$ Q! m/ j+ w* V3 m
1 {* _) s! T+ [/ q, K6 f( X0 D! K是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
- E9 r6 j: x+ Z8 E( R3 K: S5 `: e" X: Q
; e3 k6 M" R' ~ N0 ?1 E0 p( _7 A
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
2 Q( t6 X: u2 L9 J2 y/ s- I9 a9 m4 j, Q4 C& b/ 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! i# Q3 a& E; v% g
/ o! W% b" A E* Z( H4 H& D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?8 Y1 R1 L* k3 D0 F3 _4 U: i3 T
: H. V ~2 s3 ]- `* r' _
! b& j. t t+ d6 G b) X/ p三张卡片的骗局
' A' E# k7 Y5 s# D( w: z3 ^- j
. u% l- S. h: }5 h- z' M' p$ X- a0 T- y/ C: u; E
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 O: ~8 B1 ?. I) H0 i3 E) W# h) o, T
: U+ L) d4 S) ^8 n& _8 |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- [7 ~# |( J! h
0 G6 \3 _4 J9 G
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" ~; I7 A( k! R6 b! A1 t! ?2 l
3 ]& y( e" `3 W7 G
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。
; b1 f' q9 C1 Y- f0 I* E* y; H+ d8 D+ q* Q5 j- E, g V
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 W: D3 f& s. U% D8 {
' x7 O- L" r( 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:
0 k: ^( f( K) g) a) @; d# w9 K
- S8 L4 E" x+ w
% ]6 L' Q2 F6 K0 z' y3 H# g
) c( p2 k: }: M% A' p5 m7 ]
: E& o/ D! X) t, q% }8 Z1 A! l* K9 P6 i) \' z
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' J+ f" g" x9 X& f1 A! G, C) @
! F# d }/ ~* g/ O$ _0 h
的情形占了2/3。/ n3 W7 P5 b% }
0 B& Q$ i" @3 B& ^. E# m: e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% _9 O9 |/ N" s7 Y: [
! U R( z# i" _$ s$ C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
J( w9 @) |+ U1 _4 g* _, l" F1 A& i; g: n4 X4 j, R' D
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)/ i" r" o1 L" Z$ v
8 z$ ?( m2 Z, N8 [# A9 p
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
- E# L2 `, @* P3 C1 C) ]
, V7 ?7 ^5 [0 }2 [如此不平凡的黑桃A
0 L( }, m2 d, X5 }" X, \$ P( ~9 u- n4 m
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
' q" e# ~9 |% Z: J! f
8 m d* Y* W# d, \# I) m) D2 C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
+ l( P$ o+ t: l" q6 A, H2 a- x _7 |' d+ G9 z
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,
9 v0 H: y& o" `3 d3 \
3 B& w3 m; E7 r6 H$ ~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
' |+ E$ x6 y/ n' x/ W6 b' @
( W8 Z5 @+ g! E$ g还有没有更多的A?”5 y9 _' g: {) B0 v; L$ y1 u' D% H
, q! j2 R$ y* N7 L- 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; Q$ `! y/ @9 s& W. x$ \3 Q& X/ m
- n6 l& w3 t8 h) b不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧: }) _+ R1 Z: @7 g# P
% J8 D3 v1 O8 T1 H. I没有A的情形:C(48,13)
7 L! @; P0 w/ Q( H
1 z6 R, f* p! {; l$ o; t至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
r) ~, z6 ^) W6 B; U. H* v% \) n/ b" f" H& j; `
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
6 z8 T8 l9 X3 R" n
. l1 W1 M: D( O+ y m5 K至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)! m J6 @) M; |1 f* J
- ]; N8 ]2 n! H/ m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:
% ?' k! D f0 l0 U8 q1 O4 d# G3 o% r+ I3 p5 W% P3 M
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
, S2 U ]: b0 u% X(C(52,13)-C(48,13))≈37%6 W1 p- |' {# q( @
* A7 k9 R, l1 I1 b5 q2 J+ }# ]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 Y8 w9 h/ K6 U$ o
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,7 R8 h& R/ z( w3 ^3 h; c4 E! \
2 x3 c5 }. A) B, q' c6 c. Z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:/ @% |0 m0 ?+ I' ^8 b
$ Z8 n2 M( L/ O4 \+ G
有黑桃A的情形:C(51,12)$ d2 E2 K. N4 r1 Y1 I. }
6 b. y8 w2 v. V5 ~+ ~' O' b) y& B
没有其它A的情形:C(48,12)
) x2 D$ W! m. e( ?
9 h- S6 I5 r' ]% W$ F0 w( c还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)- c5 t+ X; X' o0 n. p1 v& V! R
& ~; O; C8 v0 o1 {+ A/ m事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
5 ]* {# H* l. g: R+ `1 f$ E3 T; t. S" l5 I8 @( l1 [
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
' [ l6 v! ~$ U- ?) v, I
P; Y3 N1 A: ]- s 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- h1 f( c4 `! ?- y
6 Q- J! m1 [# P/ Z: G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" D6 P) ]; K0 _6 F4 C
) ?/ K6 X6 s1 F2 t3 e你是传说中的死理性派!
# Y f0 k2 ` Y5 F8 e& W# D, v3 D
T: m: j# @; C2 @' w0 c% B
) B* K0 Z, E. _8 H$ \8 Y1 ~; {5 m4 ` D4 |5 l2 Q
: a$ k2 D7 E( s+ O+ h+ O* ]- n9 p) g* J' V. O* Y
' p! b. ]$ D: } J u _' u6 _. W
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