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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 5 X" S" C) R0 Q4 R' W) X# c* ^8 H* O
1 f' d, x0 V3 ^7 U S _ 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
8 F9 E5 i4 M) O% V1 F8 `
" I6 I7 \6 I% c- v% V, f; t(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
( P+ x5 Q% ~- P* }
% G% Q0 t, \0 K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,0 N6 C) w! n8 S4 p
1 s' `9 H# N; l$ W* M+ b# z- M$ a2 k3 _就算打赌,也要精“打”细算。# ~4 p0 t1 ^. T5 D1 P
0 [- B( K& G) F完美的DB# j. I& V, A& G) b7 M
% D) D8 |6 L( `2 O2 z3 b2 d
" E; Q2 J) g, Q8 g
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。
O. K/ T0 `) h, `7 G1 s( B# a
3 Z: m2 ? t! G0 Q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 E; m" k8 T, {$ f
" q8 Y+ W8 A2 A i' u8 `6 I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8 Z6 X2 M& J! N" c0 i% k* v
# \* H, e9 z# z1 X, ~( u/ x6 ]
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 W5 H: b' D' F p5 \2 q; F; U$ q- v+ w' K( h0 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,
3 }; n2 \4 C% Q8 D5 y6 }( r) `3 p$ O7 M
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
# A/ \) F" ]! y) a
& Y5 G1 T# u2 `; \8 U5 h& R) O正,就会跟我们打赌:- i0 v. @8 m: c( Z/ L' ~8 e! a
- j! c$ n# e: o9 \1 R A- v a' J& Ep * x - ( 1-p ) * y > 0: U8 D! q0 P# }0 D% l6 W$ T
q * x - ( 1-q ) * y > 0/ @/ M/ y# u5 [9 P9 c- `
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
$ j2 {* ~% F# W2 I9 O2 F
+ E- K# o. i6 G6 P1 z是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
% j- _7 _; Z; k% v! x
' K* c" T7 s4 b4 Z8 l6 s" L0 k( ]% l, X* g
3 h) K. j5 k! c, E% `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, I- L# {8 Z: j( X3 ?" q9 U2 ^1 W
; _. M' W7 j# s; C2 n$ W
“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 q0 ^& j" q" W9 N2 H/ F. U7 y
- C k0 p( N- ]# i4 x
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?* i' ?+ R8 S6 i7 h/ Y# c
9 X* y* b: R9 l2 u# O8 s
/ \: Y% R+ h1 r
三张卡片的骗局 u! J* l9 T0 E$ L; ]
5 H- x; z( `9 i' \' n' q# `9 n2 J5 r% 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
0 p4 T3 c' J2 }5 V" i2 c, K1 s9 O( T2 t6 t( U
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 ]. x- c. o8 O
) }5 ~9 s$ N/ |# }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1 G( x: U' n" ^* u: w) ]) ?
4 L) E6 S7 E2 n% C# o3 v7 a: [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。2 ~; j* ?) J* z* c1 e8 S
: d% b, S. C7 o+ h+ _5 s
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
* V* [' D$ m! j% z# K3 ~0 c- R
' R/ ]$ f Q) P1 X0 ~4 M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:- p8 k2 p$ ]' o0 G+ E+ w' T! x$ }
; Y, G3 q3 n! E- S* r8 u8 ]
( s9 G6 N1 T Z9 S/ K
5 L( N' s6 d" e7 M6 C# f. N5 O { v* X @3 s+ u) o' r
, [/ [/ I/ |/ n( _7 y) x+ }/ y' 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
& z# W# l- _. h0 b; I4 W& h3 r4 s c* |, ~; L2 W+ T5 g4 b
的情形占了2/3。$ @% `, p$ x$ _6 k
2 n: {' M6 ?' B9 r# B2 \# k2 g: C
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. k1 S2 `) Q* q* _/ H; R2 A! l8 w
% o1 [! a$ Z1 t9 Z
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" w. Q$ a! w8 }
. ?# _) H" b* C% T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)
+ [9 ]$ I9 k7 Y
% _+ [8 P5 [8 F: Y称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
5 \' u' E: j4 Z" f% j; U4 N
0 |8 Y- i/ Z3 \# P如此不平凡的黑桃A6 S( m$ C% B6 E* G
) c( o. x+ m* f( K% X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: N2 S W' i5 y1 Q. e9 h; _9 ~; ?6 A6 _# Q
7 W' f( d7 D, X( I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6 b6 X1 ?1 `) ]4 @5 {6 F3 g/ _% v
, w" M! u% {* V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 w& H+ i7 F
) m( V6 h% b( K& N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
8 [( [1 }" |% O; S
' I6 b& f' p6 d8 `9 q还有没有更多的A?”
8 y" M# H4 B& R: ]$ n8 }& ~2 J8 E+ G- E
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
( E W- f8 H `& J2 K/ P9 U/ w4 Y3 t5 k6 ?) N' t/ y% W
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
" |) O) e& V d( B! ` |
z7 a. m l6 [. H) h" G没有A的情形:C(48,13)
9 w4 J! G; t8 c; v8 W" m6 a7 V' P
5 @9 Z8 E! J; \0 |至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)" F* Q( O5 U& Z) \+ x7 i- Q
3 r6 A2 z7 j7 N恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
' k$ M8 C: b2 M4 a* V, e5 Q3 V# O! e4 _5 u4 B9 [1 E
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
* c. F: D6 } l( y% y `! d$ n# g; [" C) D
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:: |* J0 l U1 Y' c* ^' m
5 b8 m" ?2 [# T' l" [
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/. T; E: h* M* _3 v- _, j0 v
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
0 ]% @( X5 W! |+ ]( \/ c1 q5 X! R5 B
) f% Q5 [3 p1 C3 Q( Q! R; s2 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
- [' b% h5 U& I d5 k6 @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,+ e7 `# r6 k+ W4 v" K& t6 g' P
) u/ O y! F: Q) O) k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:
- u7 v6 L/ }' I
- ^( W1 `* _0 Q6 [5 l有黑桃A的情形:C(51,12)
7 F% L5 T, s6 {- j9 h" X+ V- T6 }% Z& C% p5 \+ n) d
没有其它A的情形:C(48,12)7 I/ w; \; o7 j
$ W8 r# ?( G; J9 z4 V7 q4 q2 _
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)5 H1 A2 W' P7 q: O, d
) n, O" H0 J; e+ q9 `事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
1 t0 W9 i# C1 {) o3 M) d9 X3 w+ F3 I5 ]7 ]& Q
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。. X) B, G# }+ b
1 T! J( I: m/ {- 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9 H+ |6 K i+ U* X* a. t4 j" {! }
+ K; E) L) T7 b2 o& X% i7 s! N
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0 n X* Z/ v! z0 U {. [0 I
% _* P4 ^) s( `( X& V, n
你是传说中的死理性派!8 `, w/ G! `0 L+ b
, W7 ?3 K( H& _3 S4 Q5 \: L7 }
+ @! A* U, J9 }& b% @5 I6 V! V7 f9 O0 O0 c/ ~4 b
3 ~* n3 D4 J' [0 c' X% p" \: i
/ D! d: G: F/ j, c3 N8 h' C! T9 `0 {7 V6 p6 C( t+ D4 O' @* p, q' X
5 o' M) i! J( P" H1 I$ ~ |
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