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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
- Y$ o# F3 v) c" B; k: d2 ]. K7 Q7 D6 p$ c. _
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
$ C8 @/ D; ]2 Y: Q5 K( [" D, z/ c i3 v5 U# w: j; r4 e# Y9 }; Z
(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
V& O; N7 g9 r* i
8 L4 `+ \" u4 w+ g- c4 S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,+ d+ J( l) f8 }" k" o% m6 q
- m: f! y s' t+ Q5 w' G
就算打赌,也要精“打”细算。- y3 _: r5 y& ^4 T8 K& m5 L3 k
& n# A9 n# f0 p" Z0 m完美的DB. b" Q- Z( i3 A* t9 _8 Y9 }
0 q8 t: v" y; R6 C* |' |
7 k" h6 b) v7 K! m% z NNBA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。. V* w/ j. Y* `# |& S! ?1 e; q1 l
, L9 M& ~7 Z, d- \- P4 M; O6 i, f3 a6 g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
9 B$ V3 f7 W6 _- c% _6 {2 `9 z% @% d0 b% {
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
2 l- t0 w# ]' z7 |5 `9 F6 d- A n5 u# ^$ a
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!3 ?4 m. {! G: l
w/ Y1 }9 A S6 P) k; G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,
" R: c, n; D( _' M8 Z" {4 `# D, L, \; a
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
+ a3 O6 c% a1 T2 _
3 v" c' V! n: |1 K& E' p' n- g正,就会跟我们打赌:" O2 E( T6 M( D( q0 y2 {
3 ~" ^/ R+ J+ D5 K0 S- ?1 d& w
p * x - ( 1-p ) * y > 01 E2 n+ f* y7 ?& @
q * x - ( 1-q ) * y > 0
' B1 {; ^* ^4 }9 ^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
d0 m5 e. }0 \, ]) D0 K: E$ e" h7 N' Z% F7 y1 J
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:) u6 l; D5 M4 F* a7 B8 y
( ]/ l2 Y$ F) U9 G$ \
3 v% H5 H- _6 o2 F, q2 E
# c" c0 n5 ~. M. P" Y K: s6 ]
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
& X/ S* I3 ^5 U
, t. v( ], Q* P1 ?; I8 j“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
- i* w) z, ~( F: i' ^& `: Q8 ]. I8 { m$ P! m! 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?& J- _- V. {; c/ k
d0 f, M7 a/ N% |: ?' y
1 ?6 o$ C0 ]5 g4 x1 g三张卡片的骗局
/ d, X D/ ]$ Q$ V1 q. g! F- O# e5 n9 w% }! k
5 q6 L) ]" U5 m0 c8 ], `/ Q# f1 l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
. Y5 [3 h2 ]3 U" M, h& I" }9 E2 i. B4 J0 H" _* H
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) P4 v! x1 }% R/ d* D+ E$ t, z
1 |3 X" r. a( x, O/ v4 ^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
" d7 k9 S2 H- u7 |0 W% K& U
. g& ~! Y2 ]) c6 }$ K7 b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。
9 N& T- _, n& z0 z" h I: Y6 G6 G. M# j6 V
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' e; o! T& D! Z
( F7 E$ y0 a) k; i) j% o7 j, }
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:2 S1 ?! z- H" M' y
$ U; i& Q+ |$ R# k% ?; _& T
7 f; @% f3 O0 j: b" u
9 P; P1 K! u+ y3 h
2 R. [# B9 k; O R x
( J9 D$ Z% G7 r0 s; _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
8 B. a5 |/ S: T& s* ]) l) \1 n3 P" p, M( m
的情形占了2/3。
# X* {. F* ?2 O ^# H: z4 [! x. r! M5 p t# l+ J3 X
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
7 B; ]1 e- m9 w& z! A- \" u) o2 p" b& F* V. k
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# j! w) Z: F$ j
8 h- J7 c2 o' C8 Z2 S: L; C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)
4 n) l. U2 N7 C$ W' S# i' n* y G! o/ }& e5 P
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
. g$ E( a6 \1 r# {0 s' j2 A9 I! x! G$ D; }- O7 N
如此不平凡的黑桃A/ W. o+ ]0 x- T# c8 e6 O
# E4 A; b7 w* Q2 u& ~. ~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
# T: V& v4 N4 u. C- j8 H9 W/ l7 s2 I: u
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 w7 \+ m2 w' ]% u9 E
6 k8 ^1 X: s) Q7 B' s' o3 B. s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,
( I- k3 o" v6 e6 i! v
' _% d9 M% e4 g0 G4 ?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+ I2 E1 W# B- M7 G/ i6 b- y
: P4 @2 G3 e1 A# k+ x+ \还有没有更多的A?”
) h. I: U5 z7 R$ |, x
, f o5 ~$ m* I5 _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
, A2 J, S7 f: t* @. V; w: s* r+ y& Z' x
- F3 w: i; C+ P- l( |' i( b不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
/ Y& j0 J# M( F1 w$ F0 h+ l$ N5 U. i9 @, x
没有A的情形:C(48,13)
+ y/ N. x2 a" X* s5 k' K5 g5 f7 B5 x+ k* B+ f& D4 Q j1 h
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13) L$ E% k- M5 o2 v6 V- l: o+ E
: ^) D" w% \% d) {2 k恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
5 ^. ^7 N6 y9 K1 Y/ R9 h3 E* H$ K. U
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
+ B" z2 w9 R: F1 h! \( V. D' M I2 J+ P2 a% H. n! ?; E
事件X为至少有两张A,事件Y为至少有一张A,那么条件概率为:
2 E# Q9 E5 `0 @* M0 C" c6 M, z: h0 i0 o/ |& U F1 @ _7 I
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
4 z4 e b9 K$ S6 e6 x4 t% A(C(52,13)-C(48,13))≈37%* g! H }2 V+ h. e
& a4 j9 X4 C {% s, Z9 ?这个时候我要赌自己还有A,比较容易输掉。但是有了第一个赌的铺垫之后,大家
0 w: n' P/ l. s- E% U" z( F/ y. w打赌的意愿都被调动起来了,一看第二个赌不就是换了身衣服嘛,纷纷加大赌注,% y1 l2 y4 A, N* D% ^3 k
, T+ Y# T: T- @0 V* p3 R4 _
接着赌我没有更多A,正中我们下怀。下面我们将发现第二个赌的概率已经大大不同:
) J4 q- S1 d6 X; R7 m3 X0 e: \% I8 q0 f2 k+ |4 T
有黑桃A的情形:C(51,12)5 _% a# @0 y; L, \2 ]& h5 w/ @8 E5 y
/ W9 s: u7 l3 i8 v0 a) F
没有其它A的情形:C(48,12)
0 I! t3 V# s6 ~. ^ N6 U, M% B2 F- I6 a5 C
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
& L4 ]# `1 P' R
, k9 `- |2 b6 P, @1 E& R0 f事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
; R+ ?; O' f5 U6 s' v+ L! r
6 o5 q" {" _& |8 s8 `P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。, S6 P1 l/ h4 ^
0 p$ f6 _6 w3 a2 R* d; d掌握了概率论,DB就只是概率游戏了,当然我们是反对欺骗的,以上各种游戏只建议
3 U0 p4 _5 `' o2 z1 B4 n0 t! q7 T. O" C5 f1 l
在朋友间进行以活跃气氛。还有一点很关键,打赌的时候,演得逼真点,别让他们知道
# h+ ^/ n& u+ ~- s5 V! q7 @5 \7 d8 q$ m
你是传说中的死理性派!
% v" i" s/ y' L7 d0 p
* H$ W$ a0 C9 c- l. K; h2 ~, V: L( p' K7 ~- X+ a* F4 a
& ?8 t3 i3 J! a5 h: u1 H: Y3 H- F# G* u+ d% v7 P
& }/ z6 s" ^: E5 V A8 r6 j
9 e6 i% Q$ Z; V! \) T+ v$ B
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