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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 }% G4 R' `. F" _3 s" P
" f3 d( I6 p" I7 {# A3 v2 F 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
0 \# i+ w1 d# i/ c/ |* r- I {8 |$ K0 ~5 ?! Q. {% n/ y6 C* \$ X- e. }. j
(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) U1 S3 x5 c( j: \
# N5 M& @# ^& p8 k4 i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,
( N3 I9 z1 p- l
5 p8 V3 X- T+ g. ~9 a* e6 z就算打赌,也要精“打”细算。
5 C+ E2 M5 U1 x& C8 @8 ?
! M3 u8 [/ Y" i4 Q B- G$ \完美的DB
+ o; U% e8 V+ G3 }; d
) c- i0 }0 w7 j0 Z& E
) H6 l+ r- B" X7 XNBA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。
; \9 G* M. W; U: R P5 i) ]
?$ i/ J! f% p D7 |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
1 f& |9 `5 \" r% n7 m8 ?1 k( a& X3 d# b! 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 t% o) e& P8 _) u2 g
4 W# x( W' d- }+ J0 a5 C6 m4 z& X
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!
4 ]3 S. A f& C! a* R
# f, \, L: H- S9 d8 A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,
* V. ~+ r" Y1 j& r+ G5 h9 `9 x! n/ w9 W5 Y8 Z4 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
$ ]8 ^8 Q. {# r0 E0 S1 o; X& `/ u+ }9 ~# l- W" d7 w
正,就会跟我们打赌:
3 j. ?1 V. m# ~3 W) m* G& q* g5 K, n# N) `, S! M* o& L
p * x - ( 1-p ) * y > 05 e/ h- h: H% r* c4 H, E3 [
q * x - ( 1-q ) * y > 0
! u5 j8 a; L0 x$ k/ L9 y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
. t; f" w' R0 g4 m4 }; Y! N8 k2 d1 s+ |: N
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
' v7 V U: L# O; ]( J+ Q6 D) ^9 @, J$ z
5 @" z" R- {! q e. |9 `1 x( ` J) q4 w) p2 |
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
+ Z& {7 D! p: F
: s; s% o( o. A" f& I$ L( S9 C“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) ]+ p: D1 |: l
6 \# b0 t2 o& U5 Z2 ]- Z- U$ P
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?5 S( K, ~1 V, C3 f2 E7 M2 R' Z
& {/ J( p0 |$ o+ J: s6 A5 j
/ j; _- a8 p* D4 k" J# ]0 f- A' ?三张卡片的骗局 f+ J! M/ Z1 U" K
* h8 e3 |+ v% Y8 B s
, i; }2 X2 ]6 C# o# r6 T; E$ F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' y. T- y/ k% i- x. ?
# @' p' d) r v
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
9 C; {% F2 o$ B$ x
& r( u" U9 r4 F# I& z) L4 Z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
`8 Q+ ` _3 I( `( K& ~. k5 W! h( ^2 }
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。
' K4 A2 A) `" ]( j* k& B) Q" v- L
2 g3 n' r7 o8 P0 E: H; ^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 Y7 }. Z2 _& K5 q
5 y- Q2 Y- D! W6 N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:
4 L3 M3 U" t8 W1 p1 }, ^, k1 V: Y/ O
$ A3 U4 \( s! {
; w; K- J. V9 E) `8 Q2 v" M
8 Y1 v2 j' ^! u/ Z8 b0 Y! D2 u
" p+ s0 ?: i' v* v8 x# h) @5 }
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+ Z. p i3 H0 i* b: e' }/ b% A) Y
7 |( { l3 N9 |$ g9 [0 S, n的情形占了2/3。
0 A: D' }$ @, A% L I; C: q j E6 ~ ~3 a
7 O) t' |7 m- H7 P+ ^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" x5 h/ ]- ~- q( K
) u8 M( _/ y1 O
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
" o6 d8 {4 d) B: ^6 h# J+ X5 U7 x- s$ i" u3 r2 q
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)
0 L% D @+ W" C6 H
) w. | }/ T, }7 H# u5 K0 G* e称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
9 U' _- ]! i: X! \0 F. ~& H
+ W2 s$ D. @# ?" O如此不平凡的黑桃A: h. d$ n1 L2 c$ i2 P
, B9 z, j) F+ `# 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3 {' u# h$ x8 `; O+ A
( t- T7 i- l5 ? k1 z% A/ F7 j/ d9 K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
5 C. y! i4 }7 `4 J5 r& I# e/ [. k# L1 V* |+ H
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,4 R4 a! [7 g* Q% `8 E- c
6 }5 Q! ~/ B) v5 X5 ]
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
! Y! i; `: S- s- _' V: \" I. d9 o- q6 r; S: L
还有没有更多的A?”
4 v8 E. _5 j" J$ c7 D$ b! ^& N0 v# [# T. y% `3 p& t- Q( U
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& V0 m! p) j! R1 E
0 J( O# p) j5 R3 B d% Y% q
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:# K) w1 J9 ~ p, Y0 v0 D6 W
, d# {6 |! Q" Z y9 ^* r
没有A的情形:C(48,13)! h* W% Q9 [* J( F6 S
2 u* j. U U6 g, c
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
- x( f c$ L% A0 ?2 N5 U8 K: l( w4 E, Y7 s/ R @7 J, }& X" r' x8 ^
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)( T) a j6 U: H! Y% L
# u# v4 B, _. h$ M1 ?! q/ |1 K8 R
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)6 u0 k7 S' }, R7 A5 Y
) d& `. o' v5 l' g8 J
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. S8 a! u0 C, ^2 w, v
; R2 @6 F* t. |0 _$ TP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/5 g2 W( m0 S4 z$ ~6 F
(C(52,13)-C(48,13))≈37%2 B0 @ g1 @5 o7 ~+ T) t6 q$ D
3 d) K" @$ `; N! e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7 E, ^' E4 n1 { x" p! Y2 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,/ b* e" h& M3 T) a; p r& y* B
( L4 [7 C" ]1 `- f; Q$ ~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 G8 a# ?5 E$ I( \/ C9 g# [. u$ H* ]3 d6 l9 ^5 ^
有黑桃A的情形:C(51,12)
/ t* H, I% h# ~, Z& \6 S' U+ R
7 J% }2 |/ v# q0 R8 S没有其它A的情形:C(48,12)8 R6 B# @3 A0 e
- Q1 b0 ?4 ]1 i5 u) [4 H; \" t$ J) a4 X# Z还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)* m% U+ ?3 Z! B
9 x' A/ h) p/ d事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:) d6 f9 {( B4 l/ L
2 X# q' t: M0 X0 j* ^% n# m9 i" FP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
, d# o# {/ ^ B* w
+ E6 z" [7 I4 i# B, M) p+ q% Z0 @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: B2 w/ v4 y" e! v7 c8 A4 m
0 }9 u2 n" P/ d
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
+ {6 z* I3 b, N/ Z6 F
3 C1 p, X+ S! _% y你是传说中的死理性派!8 f/ C" t2 O% ~$ v
3 G* l6 |2 F& M% y- n% `
, x6 p* c8 c# H h' R: g" S
5 F" N8 L, M% `! l' F2 L! j
$ b' R2 `3 I7 M" V$ b+ n% t! P1 P9 L ]; Q' L6 ]
' e1 E. x( ` X& e, @! O& ] a7 k
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