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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
1 m' z- _- e/ Q9 F
3 |; l! s% t, J; W 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
6 z; N& R0 t% C& l0 R+ A2 ^4 m% m" f" q
(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& @0 A7 U- o9 G" B5 N2 W2 x
) g5 K5 M$ y' G1 d. z% ^- j
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,1 C( c. i/ V Z3 z- b8 G' j
1 A0 f, f! B( W m$ B
就算打赌,也要精“打”细算。
/ N/ @" v& V6 K% f) m1 F \' L
9 _. ~8 Y4 l/ J1 c+ Y0 ]5 ]: Z! m完美的DB
& G9 e- S( e9 y& T4 B9 S8 r. u) L* \0 f2 m
0 I! h0 E0 C- b/ B
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。
/ I+ `, H! [8 n' ?( \( W6 V% _. I7 L( g4 ?. U
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, e Y4 U( C j
7 `: T F- v% y$ Z8 r7 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5 J+ G" S3 y: O
6 p' X' A( ^$ @0 z# d0 [ H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!
" @& Q; f' q' Q' w
. D5 A9 V; V4 H! Y- \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,
# Z. Z1 s! q. _) H: e+ W9 u' R* o5 p, u3 b1 p
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7 d$ W" [- H6 F+ @
1 x2 N; e& \. x; q1 C1 E4 V
正,就会跟我们打赌:
( `! \4 f9 V1 I
/ \2 q4 D& z+ i% T7 k' Jp * x - ( 1-p ) * y > 06 s! p) A1 o* w* f2 i6 u3 @
q * x - ( 1-q ) * y > 0
: f6 U' p% m3 R( T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
5 a9 V# E2 i8 V9 R2 c
" Z# k; v6 }. n7 I# K" F4 t0 i: N是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:0 u" Z3 W( M) _
! { t* R& K( s6 n! Z
2 }5 J0 o9 P9 U0 Y6 y
6 ~1 t- Z8 D; U5 i' E6 S
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
6 `* n8 Z; i( X" p3 J0 ^3 _
3 o' x, G9 M9 e4 }. O“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# V# X) }9 g, h& o" o- p
9 D* B4 j. u! y, }3 t+ f9 t
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?
8 W1 e1 W% X9 X: S3 c; k7 W
; w* E& Z* ^* f# m: s3 J2 g2 W
! h% ^. F! p- z- v5 n+ j3 {9 B三张卡片的骗局
# Q3 y S) Z- ~% M% K8 p3 u$ T4 r6 k
3 r& t/ L# z7 P
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
$ }9 X; \( k6 V" J) u% x
* B) {; c7 Q: S5 \" 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
" M8 f1 ]1 j/ [2 a0 O( e' {& g2 K5 v6 d+ L2 \% d4 K0 u! |: `
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
/ |% k. P+ G3 o0 e; x5 ]
2 ^! [2 _1 e f' m0 W8 p5 B! R0 y7 m0 ^. 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。
2 I _% Z% c% Z/ k. Q8 h9 _( {6 h3 \3 B% y- S) m! X
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6 r. t ^! E9 B7 [6 T
4 o2 c5 U8 ^% i2 J' ?0 Y% M; u
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:
# v6 ~' |# G8 g) o3 a& j2 c1 j" E* A W# W5 f- l% {+ r( t# g
. c! D: l6 X4 V
: [1 r0 q. T: n3 _( J
6 W+ D$ L- z. x
4 Q' M0 B- l! I2 j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7 q2 w) {; u2 A9 F' j/ m% h& x
% @ H- f+ H! s4 }4 h" q! v的情形占了2/3。
# P9 ^, G2 e1 p9 Z# S0 ~" D
4 k* @8 e& N 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
( w9 e' ^, V* e! @& f/ \/ d
# a- t5 m& Q/ |+ O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
8 A" |) D; w$ S0 X3 q* Q n( }. f/ R6 j1 x$ 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)2 t$ a0 h: S7 @
, I% w8 O' \# w: C- s称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
A0 N, h6 [! X8 U: O6 T* D4 N" n8 |# e/ @/ C7 K2 V; k! L- f
如此不平凡的黑桃A h; D+ \& v. w+ \8 v! D
) F) s, y2 E5 m- I) r: K0 a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# y" B. O, `' `- L, F, s+ s
+ m3 U% M8 x. e' [; ~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 `, ^6 Z* W6 j1 [
5 g$ B* X2 v' X9 D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,* V7 X V6 F% O! R& Y, ?% [" r
% [4 |) r' g# Z# G9 R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 y6 C0 b+ e) _) g, N; `& d" R
5 {+ f, u+ V$ X' u' t9 P; x& D
还有没有更多的A?”
4 N, E2 U* Z. T# E* R
" J; O, g! j3 X, s! X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3 y+ G" ?/ Q5 s4 r4 t; S
* j( Z) ?1 R: ^& A9 B2 }# Z8 m+ R不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
q( F; N6 q& w$ P! r. I' T8 j& ?+ o+ H4 k3 I% X2 M, r! p
没有A的情形:C(48,13)
~) ^$ F% n: V( v: L# w
7 ?0 x1 D% U6 |! f- P/ u2 \7 ^: G至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)! X0 I0 N8 I* P. x F0 T U
1 O. ]" t+ \" ^: Z
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
0 e! S7 p0 z2 F) V' q1 |7 p
4 y7 l/ u6 g% s! {! M! [4 N2 s至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
# R" q" Y( g5 u3 q3 Z" X, F! m# p2 `. t( O9 _% q5 X
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:5 g# A4 e- W1 q# W! G# j: B
$ Q/ t/ J/ }& s1 E9 q- C
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/& l4 r; f) D3 c' `* s0 M* i5 r
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
1 @: Z. L3 Q p9 g. g B Z# R s8 Q
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
' T3 U4 M" V% t% D# Y8 |: N5 T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,0 [. h& V% ?* X
+ J g0 l3 |: ]! r% ^2 x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:
$ ?/ r l% j# ?: ]* _ c; y4 V/ K* |) N' d' b
有黑桃A的情形:C(51,12)
3 v# ]! b8 s8 [/ c% [) X/ ^0 z
/ C; g* ?9 X4 S& V% r7 l没有其它A的情形:C(48,12)
8 B( h4 n: R3 ^
) w5 d: F1 Z* C, y# P还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
5 ?+ A7 W2 W# y% i
! R$ Q9 I8 [5 N( d2 T" L$ k事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
, D* p6 L8 p5 a* m. L0 j1 v0 g2 g4 I U! W
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
, v# u z) U! q
) \3 X; L: S$ J" k( v Q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: L9 S# {6 C# U0 ?& b3 K
( Z% O" H' \* h2 {- G
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+ I" P( X8 H" u: N E6 Y. L1 o* b
2 x, B, b5 U& _& t
你是传说中的死理性派!6 y4 U' Z8 k3 m& L0 }1 W1 j
" x2 \- t1 I' {& m% o! L* Y3 J: o' u3 N; R( l, K+ @5 T: x
3 Q1 M, S0 J/ L# V0 P
& [2 I E* P N. @, n& n! }- }6 |* J" f a' R
& v3 A, D# D& O& x$ T. e0 J% j/ d
0 w$ L* v: h* c x: M* a1 U2 W
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