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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
, o, _7 H( k3 f$ t" I+ a: Y( p1 {4 @% y: I) f3 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1 ?8 r* M0 `! F9 [: k. W
: {. X6 S+ P$ I: _' R: T9 _(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) C7 J, s0 V7 Z g* _
3 [ C& c8 D+ u' \$ N& 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,! K3 L8 Q/ R; H& R! J) c
3 p; N7 v1 b, H; a' |0 O0 n" f
就算打赌,也要精“打”细算。
: e( ?! e6 V- p- @4 M9 V O' f" x/ A) K- L& r/ s6 a% _
完美的DB4 d: D0 ~8 ~. | n
; g+ M' q; u6 ]
) f5 C9 @8 ?. }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。2 E' {5 }% t1 B
- q, E: @& d/ j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, E! h( ^6 O" B' B4 ~8 C. r1 N
1 u' l r7 H5 _) f0 F, 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. b- A+ ?, `6 _7 h
5 i; r( w5 \4 [: q2 U; }$ 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!9 H! r& B& E. s2 Y, { G
4 H9 a0 ?( J5 t) s% S+ i
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,
$ x, C# N- H3 Z! u2 o2 ^, F* {7 ], W8 C: w2 J
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+ [+ J/ T4 i8 t1 t( q5 Q
p% n7 o1 b( I0 z% K( [6 s1 a; f正,就会跟我们打赌:
+ A3 Q; K8 j( s x1 D0 u8 v/ m* a
5 r- {* }' b. jp * x - ( 1-p ) * y > 0* [- n) m& W6 [/ x n
q * x - ( 1-q ) * y > 0
1 G" c7 ?, D7 y% M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2 x! B2 c) M& T0 ^1 M
( Q, ?: v, k1 d
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
1 j- Y7 B( N T5 L- l D
# u5 [3 i) b/ N3 Q- l8 x) P3 `. F9 L7 w5 ]% N8 _2 f
' _3 U7 ]# d# n& z
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
3 P1 w" u+ d) z! y* A; n: c8 A5 S9 ]2 H. a" \& E7 H( I3 A( t- I# 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% R" c$ @( e- J; d
- J# i- j5 ~7 q+ N. N6 N
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?
' R8 G' |3 ~. z% K7 M
* U# ^; E: W I8 u, o0 _: |: K; c3 i/ j+ @: A- G( |
三张卡片的骗局3 v' u0 m0 j* {- `* K0 J/ m
+ r' P* G) i# n% S
1 N; K# t* }! j2 ]# Y6 S' b% 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
( l9 A+ s' u2 C) y
) S' B z# j8 D- B2 R$ ]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$ ^0 C+ O# @/ C
" `) n2 T4 _' H3 g* G& v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
% H3 K3 c( D8 |$ q* y% H' o n8 E# X3 a1 e1 s2 h9 l
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。. Y) N+ H* Y5 F' j
7 c7 F) A* I4 q& F& ^# k$ a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
$ o4 V2 f4 K/ Z. W `" l
3 a3 ^; D- c: S, g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:
: {: b. \6 n5 J7 O6 x* Z" X- ^ z1 q
9 l6 j L, ?0 }% i, I; L! f" S( `( ~+ s: S" a/ O% j4 v
, Z* G; @4 ~% v; F& H4 V4 \
9 t: o; b# G: I g" X1 p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( n) W. b \( D { }1 g
1 ^( h1 Z7 `* u2 R$ `的情形占了2/3。% T- F A9 |! h8 h& E& O
4 K ] T p7 d( E1 A- r( E$ O
这个问题最早于1889年由法国数学家伯特纳(Joseph Louis François Bertrand)提出,因为这5 ^) ^( ^0 q/ G3 o9 _6 b0 m
, D8 V6 Y: ~# }2 ]9 a$ w
个问题的结果出人意料,它又被称为“伯特纳箱悖论(Bertrand's box paradox)”。1950年美国
7 H: v( [' X9 @ A5 ?) a) s' y G0 z7 X
数学家沃伦•韦弗(Warren Weaver)介绍了上面的卡片玩法,马丁•加德纳(Martin Gardner)
1 N4 O) m9 U/ ]4 a
7 N! M; ~) L4 I称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
7 }! g; ]& G6 j# ^" t. w& _ }
" O, {5 x0 w. Z' }2 J: G如此不平凡的黑桃A3 ]# G& W, L2 Y- M* f5 p8 m
; u+ a$ X6 H6 b有时候我们DB一开始会放水,先让别人赚些小钱,放长线钓大鱼,最后来个一网打尽。下面
% A8 {$ z0 d- f! P: ^$ h
" `" D* j1 _8 M& n就是一个绝佳的范例。四个人在打桥牌,我先说:“来打个赌吧,我现在有一张A,你们猜猜我
W( I- ]6 @1 Z: A5 \) h. |1 P# w+ `
, L" b9 D6 y, p6 T! X; M0 a: O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,7 o3 j' _+ [- p& @9 Z: P
2 ^+ j3 I6 b7 D7 G: F' E
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 N' C+ r' u" e% f0 R% f' J
还有没有更多的A?”
) _- I5 m- u% `( ?5 _! M4 \ w7 m/ [
; G) b6 t5 D! ^; x& I8 c3 p& C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
" |: T+ P" N! \0 m1 _: K. F; i7 x7 e) i! D1 g5 P3 l0 ~2 z' F
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:$ ?, g9 a+ Q' a# H7 X' A
8 a2 I, R( [2 w1 Y0 f4 H
没有A的情形:C(48,13)/ e* l, t) n9 F2 S& m8 Y: p2 k
8 B" o$ Q3 E5 D, n+ A( L; s
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)) S1 \# }" Y+ t- n3 T
7 L4 h4 `3 i9 R% Q
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
) y/ U V$ H, l5 @- I
c0 W& s5 K9 |+ ^5 X% _: x+ Z j至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
+ E6 c: w* t& C: ]% |7 t
2 E, H8 K2 {; I* [6 |3 k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:9 H' F1 o# X# P5 F
w1 t# O3 C* _, i& a- J+ ^' A1 e; sP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
9 e6 F& T! A! }4 n1 Z ?8 \8 r(C(52,13)-C(48,13))≈37%
; F2 E" W4 b" K* b0 q
: Y2 T8 B% z L6 L2 v' D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
+ G j9 _) _: X5 X; n/ Y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 `$ D4 W2 C' \5 | C/ `
) o5 T4 i6 T2 L; _. a" h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:
) h: f1 H9 A' f: F( p- h
9 ^' l2 W+ B: h8 h* Y有黑桃A的情形:C(51,12). Y1 |8 _* m9 {) e8 C( G$ k1 |
7 _% ]/ [+ @1 N2 _没有其它A的情形:C(48,12)
7 ?% [1 K" F2 f# S9 g6 X9 v% \
+ K, N9 |/ }4 q% R还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)9 p: D, J# _% T. V7 M
. I, c7 N+ r8 d# a/ G# q4 ?
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
4 C; `5 K R" L. \% P" `/ \5 |6 e% [0 w+ z* @6 o
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。 |- y: q- s% ^5 { ]2 f
- V, F/ h2 l4 h/ t" n; i0 A A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4 J; j1 X$ r9 w% v: W q( q
" N v4 n' H' E2 A$ g% E$ v- |2 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: i4 r) q1 y6 G9 b! Z( S( B' C
; _0 ^$ k4 R" ]4 B你是传说中的死理性派!' r/ t! A8 }6 _+ G' `0 x$ c
- b# H7 q; \8 ~. \
8 k, I5 S F; q/ g# h
7 n4 L+ e9 `9 b& j( n' P
% A$ J+ W. k+ d+ {
$ ~& U8 w# b( [: M) k) Y
; ^0 R2 l: ?: p8 v5 E. c/ q
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