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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
) q, n/ u: t: w* e
8 f e& K' x( b7 r0 f" h! g 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3 R0 Y( H8 z6 j o- ^
/ {+ b, S8 _4 ]1 o$ D
(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
! Z, v$ M9 y2 U4 S) M+ e. ?6 C2 }
! I& l+ ^" y! v+ i' v* p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,: |5 X" `% w% j7 h# a) R: m( [
j! T9 D9 H; ^ b( A
就算打赌,也要精“打”细算。; K! Y1 J* S3 @, A: \/ s7 Z
; t. K9 M- n4 t) ^完美的DB& W& j' ^9 u& O. q
: m, k/ L+ X/ P3 V' [
) M9 J. Q: \$ [3 x$ [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。
1 j& Q0 {5 A6 g+ ~# N8 ^/ Z2 W0 J$ k9 k+ ~9 E/ w3 t
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
$ s" Q" b7 c$ f+ ]# s4 @
) T: \. j3 R( z+ x' O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
' m; W/ ]7 E- U+ ?) f3 U( C9 R3 _6 A0 p5 M) b+ g
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!6 w; J5 L* F$ f4 S, c7 u$ [
8 u& ]. f( T9 \" 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,5 t6 `) t f! J& ?1 ^- o5 K% y2 G
% m8 z4 K# U; z0 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: d4 n- g& ] f
& u* D9 T) s, ~正,就会跟我们打赌:
6 \: F+ f h8 _% r8 S7 B S% Z- C5 ^6 o) ?0 A7 O. u; Q
p * x - ( 1-p ) * y > 0
4 u! ^+ ~/ L, O# H) t" i+ H- dq * x - ( 1-q ) * y > 0/ [ w+ I4 ~$ c8 s
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0 X; i4 O+ u6 ]9 J- S
* b6 H3 Y4 J8 \' ` }+ I: P: G
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:: V" `$ E0 b) }0 Q: x3 ?3 A# c) b* a' ?8 c
" R7 y" V. W8 X/ z" {
& @, z7 i$ h3 h& a6 x/ m
& k* N; i4 S2 h0 s# Y7 V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, U' k# t' H+ f, V, b; O+ o( W
. i2 e, |/ \9 C- M0 w) l! {, z% V“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0 R* m/ ~$ B9 G% {% `4 r
K- ]' Z' P* e% D, C9 e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, ]1 q! B) b& B8 E: R( @
1 v( l5 t; u& b. W6 B/ \
6 a6 \ v) T5 w* ~1 K7 i
三张卡片的骗局# d/ N* Y+ B. F
p$ u( Y. W9 W9 ?. L& ~4 v
k6 n+ e6 _/ m* a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
5 i# p+ _0 k( H/ e4 N& U, u/ |( U8 M% e" }( ]
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 ^- P) r( _% d2 M) u2 o: J/ ?4 f% Q
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; M, y8 O% e+ A: c
# P6 a; I5 n, z: t7 P8 m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。
+ ~$ L P( D$ F# i8 q5 X$ O8 n+ O1 V i* }& u1 r* w
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# o+ R- k6 X& [; y1 U& Y+ u
5 U* m0 T$ L Q6 H% t }6 \. y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:# \8 E' b; |/ m `; B: p
+ [" w5 O4 d- D
" w, S4 k8 u i7 A; W; M$ ?
0 O5 e+ R! c" R2 x7 A( Z
3 ~% r' A+ G3 q; P' a5 ?& A( t* x: x. a- P- b) |9 c! F9 F9 y1 `+ a
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$ }, r% q' u1 e& J, B7 Z# j
3 F( t2 Y6 F4 _6 w. Y$ \的情形占了2/3。
& L: o7 e5 P- ~/ c( D% p* g# M
8 y6 Y1 Z, c& I! D/ E( f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: Z8 X" r$ m6 d. s# `
$ }& F q" Y$ }8 m3 I2 P; T/ H. 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
0 o6 k5 h6 J, o# G" H8 y& O) A0 T9 V3 d6 `: L
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)
$ R9 q+ e# _1 s/ B: `1 Q/ m" C% V% K% _9 ^. X. w! c: ~2 p6 n
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。0 L( f. |! y& F3 q
& O7 X) j9 K3 M/ w& [9 S% v9 ?( |如此不平凡的黑桃A
; x4 r1 H' g0 M, e* P, i: I0 f- r/ o4 G6 ~
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6 ^5 {5 E! H+ b W! g) k1 a
/ s# M/ d, H5 b j
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7 e- w; `5 J0 z1 R+ I
7 E! s' N. N2 _1 s( w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,
- O5 e* \4 J( X, Q3 t
7 x! E2 p8 K4 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 a% i3 k8 {4 d# w5 L. o
1 U m+ s$ s# ~' s
还有没有更多的A?”
! z' W" v, c& S& M9 V$ i. c, Q7 B/ d- b" c! b# 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
& F" ?4 |" ~" d- S8 R% g% K i: h% ~6 m( `9 `' V
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:. \1 ?4 Z7 ?) R! M F* L/ p8 I
/ D0 x" s2 x; n6 _没有A的情形:C(48,13)
7 t5 | }2 R. G0 y/ p, D" A1 c+ C* q2 X& ~
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
% M7 _4 ^6 W5 b2 c. ^4 X
+ T; V/ o. S$ u! T恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
8 I$ V) {" ]+ K9 E* [# K* g' U8 C2 S) G, m. \" ]
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
# l- N. @. h& d& \1 z0 _0 s3 d E" O, Q, B; \" t! i2 @0 L
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 q$ c% x$ u% r O8 q: G
5 T f/ g' \% `$ C, s
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
7 a% L6 P4 @! b8 f; w! X8 Z% t(C(52,13)-C(48,13))≈37%0 ?% O: H$ e" O# A8 u# k
' o) |% w$ [: b6 q% d2 @
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 q# S9 x8 S8 V% K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,5 V9 j( G1 g# _5 W$ E0 H g
- R1 z8 _. m, @& T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:
- v4 J3 K# e3 [. x0 k5 S& j- V3 S+ b
6 w6 J4 E1 {- D* ]+ q有黑桃A的情形:C(51,12)1 y" \/ X2 y& X$ ^' X9 V8 k% s$ S
$ ]5 I0 r# @ t% a8 J
没有其它A的情形:C(48,12)
9 K3 x0 c! [/ e, Q
- m& N0 Q, Q5 A+ Y% P% U7 J还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
$ Y9 x3 x+ ^; c/ K) k- O; F! v: J: ?" a
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:' N8 {$ {& A* U0 `
8 f6 D% m' b' t6 e6 C
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
1 \ c0 j, s+ @- z# {6 w9 b0 t
- ~, P8 N* |5 I( {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 w: J6 T$ z4 O5 L7 N7 d* n6 W4 L
/ `. U a* p! k1 d4 u$ G, A# 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: f8 _- j0 U9 f9 v# [
5 ]- N% P, d% ^+ m0 B9 `你是传说中的死理性派!
% N( ]. L5 o. F7 h
- z6 W3 c, a4 B2 ?0 ]$ u5 {3 s
: N& G' ~; r# c
% ]! R7 `% w& }: q4 f
8 Q+ ~9 K' k3 w8 e6 |
3 f( E; p- y C2 w6 j9 u4 u
; i6 c; a! |7 ]
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