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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 2 K" p' e# ~$ k" g6 h
" b7 Q ]3 h2 q" S, I% v 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 O) H, r/ r$ D8 ^; d8 Y$ W8 F7 W9 p- n
(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/ Q: Q1 N2 e8 n' P* Q* h
/ x% y# x. o8 R, F+ J4 v: n
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,9 c5 d" L$ l! w! j, p# E/ Y
5 X/ s8 j0 H' Q. a3 k5 j' H/ t
就算打赌,也要精“打”细算。
q' f, K, G0 R: w3 z; N2 @- q: [8 w! ]& g! y+ U! `8 m
完美的DB
$ k _& r Z, V0 [7 ]( A. X
c! | A8 c1 C% Q$ c; c# S" h$ ^$ s- U; J
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。
) {$ P: h) S+ \$ G1 M
4 f( T% K' v* R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
- L" q1 O1 X- f) C
0 R9 ^9 j. i- l# [; @/ ]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
5 f4 v. @* L* ]: @8 H
, [% y; F9 l4 r$ ?, A# 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!
. ]5 j3 g6 [* O5 e: I8 e6 a" O a7 }6 C/ n2 f( o' f9 c
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 L' y8 C4 y9 {$ Z5 W7 z2 i3 ` a
3 c" ^6 A/ ?/ ^. n0 ?' N- I, Y2 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6 s" {" o, {: m6 H
# V9 h& K% g; p
正,就会跟我们打赌:
5 Z% d5 I+ b# j; A& j7 y4 w; V3 x& I
9 x6 d$ I, i6 o; [ \p * x - ( 1-p ) * y > 0
) t2 B- c7 z2 C. x Dq * x - ( 1-q ) * y > 05 H2 |% [! J: B/ z1 X, v
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
& }& x: I6 @) ]& p5 M' F! g
' \1 V$ X5 K0 h" a# u& C# Q0 p' l是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
2 P U$ s0 v% Z2 M! x* K
7 B7 V7 S3 ?- x! Y
2 ]# S9 _* C/ o1 j: Z7 w: E- L4 b2 ?: u
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
* R. D/ Y0 l+ t
1 |, \( x; s: y“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/ A. `8 e$ @1 m' L* ?* I9 c8 U. G6 \6 v! h& R3 A( 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?. U. R8 U, A/ h' j1 o
: j$ a3 s; b! N F) t7 I
; w" k# Z! l8 A# _$ T: U/ _6 O0 T三张卡片的骗局
) _6 X8 j, @6 L8 `4 w0 _4 D Q) u7 |
2 W0 L2 V! A. t8 {0 p* F& e2 q( ^" U( T$ Z. A$ I; Q
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
; P/ W# [: d0 R3 F' B' f; b" F% A9 T; |- f+ n
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
. J8 U$ J- u' r1 J; {1 u( p9 J/ s' o0 f8 t, A' P; W/ [# [0 J
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- h4 m2 v8 y$ Y* c* O0 i- I
' Y0 _& n9 b1 g+ d/ 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。
% S$ C/ R- D# w0 N; \4 T2 o$ U. h9 }
0 ?7 a# K& w* T2 ?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
) U8 |& r# e, J3 t9 W3 C4 E
8 }9 [& R3 ~; v% R5 e1 d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:3 T; l# b, h. J: o4 R; W0 D
6 P0 Q x; H% v' A) m
* l% u- H2 P2 a8 @0 r0 W/ ~! P% b/ t+ N2 }7 I
# Y3 e5 ~, Z# ^# \: a0 p/ v( z* J
! J% _, H! S+ |8 [3 M
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
$ L7 I5 `; a7 u! m" X' ?& l: c2 {2 u( n
的情形占了2/3。8 O, N3 _' M: N2 M0 E# u: s+ ?
: [3 z- n0 Z) J# {0 D5 ]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* U& G- b/ X/ b, ~% c
) m* H3 G1 j0 {' j' G9 ^
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
* {% V. u/ ~, j; l5 o* X
( W, O9 z" a! k P, N! q, w& X$ ]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)
6 t# H+ X& c2 M; b G/ }# v3 o T/ [0 r7 H
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。+ |; r% y4 k3 g; ]& M1 o9 `
% Z/ c1 R; e. a4 H$ O5 _
如此不平凡的黑桃A5 s9 G' n e6 s4 u; B" q' t, ~
) ~- u! A+ C% ^) G1 g- A- A
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
" g. d/ D: e8 J% d; q/ k9 s
1 B: L2 U3 r, h7 R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
8 T+ x* K7 v& G6 Y% F k
9 E* ?0 Q, a3 x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,
# m( y1 r! G" M" A/ L7 r- n8 s5 r% Q4 c" u# u! t
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$ |( f/ d8 t$ { ?) g$ g# b
+ u4 j7 o. s R; j- q还有没有更多的A?”3 T8 i( y6 C& I5 x
' ]( q1 C, R' {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
. A8 }5 f" e5 ]. ?
& E% g* z: k$ I$ C1 G不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
( A( Z7 {( A) j: \! `$ o# u
; e- |* ~7 \7 n3 T+ s; O& k没有A的情形:C(48,13)
( w& I4 C) t# A8 v) G D
! g1 B" q6 ?1 Z$ e( t. E: U至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)9 s: J' \* |9 `$ r! i5 u, A
1 o, E% |9 O. x$ }# q5 |
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)1 _* n6 v$ c' K1 l
9 h& b9 n7 `* R$ P; R至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
! x9 g% N! V+ u& b$ z, D5 g$ m' P, E3 Z
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:/ d1 c- U( {- [( D4 o. H, q! w! {
. Q8 e1 f- A# B7 t
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/+ ~; l/ D- \' N
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
5 ]: [/ o3 }, S. r/ v9 i( n2 a5 ]0 v) k
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 ]) h. Q5 e% c" z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,
2 ~ e9 o b' j' J7 Z# `
* ^, I6 A8 T- ~. e0 X* m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:
# b5 M+ C. k2 ~1 u, Q5 C# t( I
* J3 _- x& x. O S! ?5 G t @有黑桃A的情形:C(51,12)* W4 X h3 u R4 y
/ K5 F9 E- ?* Y* d' ~没有其它A的情形:C(48,12)9 b- {. {( G6 H# g: N
5 K7 i. l) d& Y, D8 ? K
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)- F- ~) C& ]2 H" w" [+ ~
& F) }# w, H/ P; D4 P0 D
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
4 d1 L0 O3 x! J# ~* ^! |
0 l1 K5 f/ J' p5 f2 a1 C2 hP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
! `3 R+ A g$ V) l; ^ `" x7 v! N, m4 l, d7 x/ H" X! ?( b
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$ m; Y3 T& p7 c* e. L
8 L$ G$ R' W, [0 o/ d ^( D# B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! {# D0 h. U
2 r( Z* I3 k6 ] [& X9 I! S4 K
你是传说中的死理性派! A) M4 y9 M3 s. M' u, r7 z
) U1 B' v9 A' t# y9 |$ S
3 d" b: t8 F! f7 k# F0 ]" W; R8 _2 B; G
# K5 ~; `. {: y: }# n( f
- t6 F* I6 l1 n3 y
( G. K" X0 b4 n! S" \% \. H+ |6 B& Q' d: e9 E3 F
- d; I5 v. n/ E0 O8 s
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