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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
G7 _7 ^; O5 k0 J! |" O) C/ J/ w6 Y9 ]( a+ i# R1 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! O9 }$ u4 U% i
* J1 G* I( H' R8 F; p4 _) j9 g3 @(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" V5 n! \- v4 b" d; j' A- w4 E
1 h+ i% O1 Z% i2 Y
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,) u7 {' `- {+ e# F5 t
1 ?, h/ J( m# i1 Y% \; ?就算打赌,也要精“打”细算。 i/ l7 s% s7 D) Y' E F
6 a, @! a/ m. L, U- ]8 G; f
完美的DB! G2 z' a! n4 ]$ u4 I7 _5 M7 @1 w
% O* o' |* w% K# e# ^9 t' ^
" }- t0 o. t6 P8 hNBA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。6 U: s& S% l' r* f
* w7 y+ k6 _( |+ {( O6 R3 X' o
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 y4 v7 R( h j4 b4 Z
7 v4 P/ g9 j# m2 x' _; 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) u" i j8 F* o* j) s8 [0 O8 A
4 U: `# V- c& Y" w
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!* T% @7 [6 d, X3 X% w, D2 y
2 ~2 D, A! k6 g' P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,2 E. }0 |" m1 d
* w& L f! D4 T" X
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4 X/ i8 Z) T& o% f; L
b, U7 l# x% k' `4 f. r4 e
正,就会跟我们打赌:! {, k* J: G2 C5 J2 K$ z1 r# K
! x! w" B$ w) B0 W9 H# j% q7 sp * x - ( 1-p ) * y > 0
) ~0 _% a4 g$ @ t: Eq * x - ( 1-q ) * y > 08 c `: c$ |; j' n" e: W e* C* D7 B
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
) V" e4 I* ]* |( j( O' p6 I. N+ ]
0 b- M4 J7 U }, u是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
; t: x' G, ^5 S! s6 K) w" L4 h2 s0 M N& R' z! v
" C7 C0 G2 ]' h, r
* N* E) N( J; B6 |
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, B2 }; x" K& z. V1 q
; \6 n! Y* A. }2 |
“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
. u: m6 I1 ~" {
, D( ?9 q: x% T9 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?
% R) o9 G; k3 v* a: E0 ?% |2 h. t+ ?* M, ?- t( b
7 R3 }+ }" \# m
三张卡片的骗局
. M1 n6 l: ~; z4 p' I: X- p* M" [# L h7 I) M6 [+ S8 d: E6 j
" R& p+ F' t3 n8 K# y
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2 z9 `. X2 u* l4 K
8 S; R7 M$ n8 o9 F
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* t1 { k% h# m6 |7 i: f7 V; k% {
0 z( b* F8 D1 n% M* X2 W6 @% y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
$ d- c) J# _, G: ?; h: A$ s8 q. m H8 S
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 ]! {7 |6 I% Y" G5 S; A3 ~; {5 E, t/ h$ t2 Y, \4 L
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
! H6 f7 x5 O" e( j* e1 N, N6 J
& P) y3 d" e# ~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:
+ L$ {& Q; i, v! }3 [! V8 r- `& e7 f9 o0 w1 Z4 g- [1 Y0 u, x
8 P% a, D+ _9 O- a& N4 T$ J! E1 c
3 J- Q0 S, R) u, }; e* A, c
3 Q. Q6 }+ C2 O; K
5 `$ w6 ]7 [( H" @, G' 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1 k+ P) S7 M% b6 N, T
! a# `/ `+ R8 _' Y: e$ U的情形占了2/3。
' A: n4 U' U7 }. _' M, y. b& S
4 {6 E2 L# |% n' X" B; e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6 [" P4 A+ v! K% e
" W8 N0 w4 y, Y0 q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
# }9 v1 U1 n/ c3 e& ?0 T' d1 T6 Z. U6 T
: ?% l' x' s7 _% C& K1 ]& K& q* y- f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)2 |; M$ ]: Q0 U( H
% d4 k, ^3 ?- a) l称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
; c) d6 p5 W, F( t; p, A- _3 u! K; e" l1 K( U- r4 h
如此不平凡的黑桃A
7 C ?0 ^3 b( x
6 ?3 j# R) k% Q. t# S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8 V% s; D% l/ M8 `' ]* c
: L5 P7 L# B1 u2 A/ 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* ]/ O3 u- N* F: C
; F3 b& H6 m4 U. C6 H: b+ i
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,
' Z4 x- ^/ a9 O, O/ n7 o/ J
7 t! W1 Y, [$ L! d0 w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
0 t. c0 ?3 c2 v4 O$ q9 `3 w0 d" R7 n2 q5 x
还有没有更多的A?”5 ]# N$ b, `0 O
. _; w3 j# o2 V+ |* P5 q N7 S8 b
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
9 v9 D# l: s o! F2 [: t, Z! S3 X4 u
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
4 W5 K6 X3 A3 E
) a9 I9 W' v" J- G! j+ h0 \+ w没有A的情形:C(48,13)
5 U% S/ _) v G: l4 K. Q) n; ]# x h6 b' S- e, D
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
9 ^0 ~5 s6 w$ [! _4 w
4 H8 H/ K; `! ?0 k" Z6 |: L恰好有1张A的情形:4*C(48,12)8 I% P& e4 `$ D7 s: d! C b; \
: c* F0 n, p L: }0 t \' ?# L5 b至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)+ n% G9 H7 p- S. f
. U8 O* f9 b9 O# a+ B- k7 @; q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:4 D! p0 |) ~# i. e1 }0 N/ R+ a: l
! y1 }) C6 e2 K3 X! X( k
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/6 ]' _! _. s* R7 g9 v/ i
(C(52,13)-C(48,13))≈37%9 m' }: l& k2 ~" l/ S4 H6 l7 s3 t
* U, u; `( y: M: I$ M1 p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 N+ J" V, N3 @3 \4 k$ ]; {& I
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,
6 N2 k: ], s& L5 Z6 ~0 t8 P
) ` N% {9 m. t0 b! u' N. N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:. P N: H7 u) i7 M+ T( E' B
, g% ~" e$ [9 |) X2 P9 _+ z
有黑桃A的情形:C(51,12)
' u; n' Q, L; I! s5 Y; ]0 Z) f- { Y Z1 Z2 M
没有其它A的情形:C(48,12)
2 ^2 W! Z' U) v- K9 S% `% c1 s& {. T ^8 a+ @
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
2 N$ F* |% p2 v, s. E6 _. H4 T$ A% } p! }4 s+ k
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:6 K' |4 x8 }/ O! m1 P+ ]
9 K3 Q- y9 [* I6 }. ~5 x8 P" BP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
2 X* T9 c9 }% u7 G2 Y5 w
& T0 [/ u6 f! b/ _: y! U u% V" 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
! r" e( v1 F' T/ I4 x: U$ K$ e' Y" o& S6 D( ~/ l7 Y1 V
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. F! O' @* ^ ?5 u5 o+ n( F
" e' w1 ]) i1 I0 x
你是传说中的死理性派!2 }/ C/ W( x. n: `
! x( }& J/ ~4 K% f& y
9 o; f- j+ ~3 l0 J1 q$ E! ` {5 M8 P
8 }! a! r3 M% w% H, g. p& G* e- m. Y. f
) p+ W W$ h- S6 t
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