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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
6 k* V! w2 i* h+ g/ `0 C
; q4 P" f! L, Q: ` 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 r7 _8 i" `; }8 r. H# D n& L
5 B/ u: Z5 D6 W" J& X g6 |5 V(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
% T: q8 p2 Z/ g5 q; e8 y8 Y% O4 v+ q; R6 a3 `
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,, j, L$ d( b c& \
" F% S" b/ [ g ?% R" e4 g就算打赌,也要精“打”细算。* n( H3 D) j4 Z7 X
& G; s# G, L9 P8 d0 m0 ^完美的DB# I( H) L% d4 ?0 d/ G
! t. {( b9 ?- p1 o: ?, H# o0 F! l; ^: ~" E
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 @( L# l. ]/ O$ l- u1 [. r( L; z( _8 A
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. u8 S/ [: H; @3 y y' T: w2 F
; A3 l) y8 @+ E; g& l3 a8 {
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
" }$ k$ F/ h. @3 y: W8 y9 e& D/ r- m0 Y/ R5 M
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!8 _# |: s" @7 x4 i/ k( k" ^
* p' G u3 L3 G) z) [3 W' l6 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,8 d! ]7 f1 G# u
2 A: V3 i/ `3 }$ h" L7 D8 b2 @5 y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9 n. T, z l0 ~! a* V, q' ]
( Q$ T7 t9 h( P/ C4 u) t正,就会跟我们打赌:; x9 H3 Y! n! Q. m" H
) o/ i$ L9 n- e% ` _6 A- Zp * x - ( 1-p ) * y > 0* o+ r* ^% j4 G: `
q * x - ( 1-q ) * y > 0
! ^, t* a; F7 y: X0 a6 [4 F' @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8 g! Z- j% W5 {6 k' v$ N: o& A4 `
/ M5 g2 C6 K- B0 ^' d/ \/ q# b是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:9 h p/ t/ K& u' z9 m, j
n" E" B. @0 b
' M" N+ z5 o9 w3 K/ r* Y' v$ Q* o I
; l5 P; U9 M$ J$ Y4 F4 |5 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
9 |- S% C; i7 Q6 h$ }/ e# m: ?9 M! 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8 f: v6 t: x/ y/ c
# L( ]6 F& N0 ?* W' H- D& ]& q V
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?
o3 n' T8 h0 r' [
( y' l/ Q: l. _# M9 d. [5 m4 n7 o& y3 f# e5 P/ P# _8 t
三张卡片的骗局1 U3 P3 v1 s3 g
" m. w. w4 M/ R6 ~
, G: V0 e& G, D
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 K3 _& M2 ~# C2 W
$ P- x6 j& E+ @: a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
2 ~6 {. d) I4 H) c. W
6 I. P' e- i' _. {+ {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
$ F3 z2 l% r+ F; e) u- |2 B% E4 h2 h- h- ]$ f 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。: s3 r8 r/ H8 S3 X8 y
5 A- Z( X) J2 j- B; e
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4 |8 F& E6 w% L, V( L9 {) [5 O7 `% {
1 n# ~, ^( @4 c. G2 p/ 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:
6 O+ w3 a& h, I6 q8 T, `' X
8 D% Y) g6 i% v2 x+ A: i9 Y" w- W0 j8 K9 X- x- m% x( l
" S, [0 R! o, u: G0 a2 j; o3 `, @" V. m9 D+ V; |# [1 ^1 a
7 j, E) k0 q3 a7 x
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
- W$ }- j) ^1 W, W- m. H6 o2 `2 ^1 [" P4 }9 n6 V, {( K/ h
的情形占了2/3。# I# e4 { i! e0 v/ r
6 B: _8 L" p" w x; ?+ i4 j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
8 R; R, {$ h5 l6 P; y* \& U, Z" M% f- L& M8 Y# |
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& v1 ]/ D5 p. y4 m
! ?! E0 v9 O* o0 @8 T& E
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)
# B' @ o4 A; s8 C3 z2 I3 B. ?
8 \9 t9 }9 D) A7 r称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。* `% n6 } Q8 h3 d1 C# {; }: |
- d8 w9 L# l+ V+ g6 i
如此不平凡的黑桃A0 m& j& {) M; q/ P0 h0 d* G
$ J2 q8 U4 B/ h( d/ g6 c9 g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7 u, i& M- k4 a/ _8 f+ D! c
/ H( e0 V* F6 @! H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- _# _9 r i/ {+ g+ S$ G
* N, F6 ~: D& 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,
& ? X1 V) `% Y u8 \6 w# D3 }5 q! o0 ^# U
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5 j1 i w. K, r# K$ w7 b
) A$ f, k6 K; b* ^) l( z
还有没有更多的A?”
5 L& }0 ~. m8 E1 l2 \& \* g2 L. i# O% V2 p
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
) ~7 E% q4 E; A1 L2 \; H- [3 L: ^: Y$ q+ J) I+ M" {8 W
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:/ Z2 v# ]# g" E% d( N$ ^* ?
" V- f- B1 ?& K) A- p% J没有A的情形:C(48,13): n) l4 i f$ M4 |$ ?/ ]- z
0 z7 w" R- p3 I5 P: o5 b
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
8 D& ~" u7 ~! w6 b3 y
# M* p4 l2 A5 ^8 a& p: L+ J恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
3 O( o% \7 _. w1 {, L7 K7 Z
4 ~3 j2 Q% N' w7 W1 ~* A( B至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)5 ]4 p& g2 G# R& F' r$ |+ I) {
' p- b: ^: j( B- U5 D" L8 h
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:
' G$ `7 m0 e8 Q8 w }1 p# f. z2 [) S
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
: z. F( n( _5 \) W" \( l0 I(C(52,13)-C(48,13))≈37%7 N9 |, m5 ]% N* o: [) _9 e
: l( [ Z C0 `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
i) j A& T$ h8 n; ?6 j2 V5 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,* ], s" g& f5 w- g1 d
# p, `& } K f- |; y" i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:
$ s' O0 q4 w" W1 G
/ c; E/ O% ?8 t" {7 R4 E有黑桃A的情形:C(51,12) \3 d) A4 @) r/ N. f8 I2 ]3 f, \6 @
3 ?, X% t) I9 J L( B" Y, g2 h' K没有其它A的情形:C(48,12)7 [- h7 L4 X: Y# P$ ` o! T
' U3 u$ D5 Z# j& [6 |! e8 X
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
; a: m# J+ e) T! K0 i; C0 n0 q" Z+ H, H
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
6 l$ n# H; R) J$ Y s* P+ x9 q* M, V. x2 G9 `# J$ M: T1 O
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
8 Q* [$ T5 q. {3 J
9 r: L n8 t& H. K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* V" n" A! @ |7 H% v; A ?: s$ ]
2 t' a7 K1 z7 O. V5 `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
% b6 v. k: i" H: v2 C' T! S
/ F$ J0 @, a6 H, M4 g$ v你是传说中的死理性派!4 q2 ^% K1 X1 F0 L) o8 n
* J& T" v$ ~5 p/ W/ u
# _9 |2 L+ ?; _* P( P9 K3 L9 m
2 V% t, u* J; a. ^% \: `# a
5 e6 S; Y: g4 v2 g; E4 N6 A4 h6 F; R! Z( u
% |! M) c+ b6 c8 a4 `; U: v( p+ w1 @4 g- O7 q; O& t
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