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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
. {; |/ [0 ?$ K: i* k1 `: }9 Z5 k: u+ {& _; J p
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" b! C, t9 S1 ~3 }
3 B" j) b: d: Z Z5 Z$ F$ P5 g" a/ 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5 v' V S+ J- \- g, f! Z* e3 b
& g7 E7 y; {4 S1 F: 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,. M! Y! j$ D% t9 K0 G( ^
6 d% T1 o+ C+ r8 A0 ~
就算打赌,也要精“打”细算。' H% y1 g. g J$ [1 J5 A$ i% E( D
3 Q- w4 B6 b: h: u' p+ k7 p
完美的DB7 Z6 M* m( E- [5 o
/ |1 w' Z% ] i, M
7 Z. l7 A! K- D8 d8 J7 p
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。
5 R H; D6 `* y# X5 g- U, p$ T4 M3 D" e2 o' j1 f) c: u; K7 u6 K- R
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
6 a3 w0 D$ _. m2 @; M3 K" K
! _7 s4 C" _ ?5 y1 S/ A* 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
/ v5 i5 \2 Y) K4 P& C4 B }" g) |& u
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!
2 p; B4 q# N& [! @$ e6 Q
8 u$ n; w, V5 i4 I5 K5 i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,! U; N6 i: L4 d+ L2 O
0 y, H4 p! D4 y2 y7 }% U( Y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
5 {3 {2 d. Z7 {4 A8 p1 X' z1 S" ?# G5 n$ O" f$ R2 N
正,就会跟我们打赌:
2 c7 }; M5 z/ O
. j' e9 _3 U; a" T C+ O4 ip * x - ( 1-p ) * y > 0
' K d: o- J8 i8 @1 O* X7 yq * x - ( 1-q ) * y > 0" @$ ]: a/ I q+ R
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. O3 }+ x/ `' y+ N7 n! [: @5 ~& g
2 Q$ r) r- t6 P2 b- f/ q' I是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:# @# C$ V$ O4 B9 J
9 F+ U# P- f* j! `: t
9 M( n# y! Z; W, W
+ g* x$ W8 {2 m3 j H9 Z8 P; p
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
4 ?, x7 I ~( r8 ]1 h* ]$ C. t7 B( ]1 D3 T4 g' m
“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# T2 B2 e3 M3 T9 u1 ^) W- ^. Q8 j! F0 L
( a; J# M- p& U9 O& ?' |4 h1 ^% ^
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 }1 ~+ V, Y9 Z h
$ b m% _; e' c( ]0 J
' ^! k' r& h; p三张卡片的骗局3 o- t/ v! N( s" u
$ |* j- v' s. D6 K
4 ^, M, @3 c3 Q* G% d- ^0 b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
7 K- F- Y+ C* a. W! W9 r, H; L' b8 }# a8 q) v
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: H) s1 q' L; ]. e" c' u( X
! ~5 a/ o5 E2 T) B) n4 p }
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* s0 ]3 a% ~+ @/ L, x; a. y
8 R: x2 Q* r! ^+ C, V
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。: p2 p1 o/ f$ y: z) \7 a2 C
m( r3 a) {" M. v2 B. `
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+ Q0 i9 n3 Z! a' ~) Z9 m
" P6 j7 {8 O4 e q8 ~
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:
' o5 Y# V' ^0 n6 h1 B9 G& g
; n R# T* B t5 _
+ N: x$ d: p$ u3 j* @: ?
- o2 ?9 i3 H% ]2 X- s ^4 g
8 n6 f$ V% K" a8 x5 |4 w+ v& `, f8 G- |+ @7 ], j9 d* O, r! t
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
: s" Q$ k- t! B3 \; W" c9 O6 h U' ~3 U
的情形占了2/3。
) n6 d( q1 P) J1 D( U" ~5 B% Q( u; e" Y- m
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
$ D9 `" J% E5 G
( j0 A0 `, l% O2 }+ t6 m8 I9 p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
5 G) ?# \5 V9 ~, V$ V4 d2 A7 M; C0 i* y8 s. y* ^
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)0 A' H- n6 z m6 c" t
3 H; H2 w2 X9 Z p# ?3 [: p' S, M称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。2 o1 Y/ D- W' H4 k& r& P$ _0 V+ y) r U
B. K0 W n" x- Q2 Q7 W9 V如此不平凡的黑桃A8 {# i0 P& `3 S1 E
# k) C# z( J% c6 s2 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' ]! c3 o1 s O* p" H
# e* `8 e; U4 b9 B$ T' T( L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 N" X% C Q8 `; J Z1 \( c* [- t9 u5 _+ l. [9 Y. x g
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,
% c4 A8 m# P c, q% X& S- w) c1 Z; H" w$ {; G: j1 t
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
5 J5 `0 D0 m/ l& V
* m4 `; R& K1 T8 [" `1 Q) E+ v还有没有更多的A?”
% N: |7 h7 K8 H5 G/ \, A" A. z1 O# e6 ]- O$ Q& Q2 f
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* p. p q% x" j* `
- i4 `! u' x: {- }7 {$ X/ c2 m不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:9 a1 X; u( K" }! d! I7 _. I( q+ R+ g8 v/ p
, }6 ]% H4 k) V- W& ^' W没有A的情形:C(48,13): V1 `7 D( E, q" u, E2 K
& D! {; H% | ~) `! O( S至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)& E" q, K- j( F2 c& @, y
! K7 S( s, a* \0 w4 ^; f恰好有1张A的情形:4*C(48,12)9 h: s/ T# f# x/ T; l! U- G ?
1 \- e5 a0 x' Q$ \/ z1 f: N
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
0 F$ s k! M) d: ~, T5 Q( ]5 L! Z! G0 g& x, m: j+ ]
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:
1 m) d7 b; ^) s0 V
% p0 P6 a* m% A6 w* [1 _P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))// y" [ F( ]+ w' e, o( A, i n0 i2 Q
(C(52,13)-C(48,13))≈37%$ t- I( E/ t& r" T
; `5 N, @: A: T5 y) `8 b( K
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) u) Q; p; V- g8 ^1 Y
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,
- t4 u' y) ]2 P* Z/ v, y5 R3 E; L$ ?" ]! u' b: B3 q
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:' D9 j1 ?! m$ ?' f/ N+ w/ V. S% }
2 r6 [; Y2 ?+ s3 A4 S' a0 d7 Z' L有黑桃A的情形:C(51,12)$ @8 `! Y* Q) i6 c0 y
S v0 v: o- l3 J/ n1 p$ E没有其它A的情形:C(48,12)) \' ~0 j K* i. d% A
9 {. V$ y1 Y: A8 Q( V; I" m' [5 f. E还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
2 i1 k1 H3 ]7 K0 Y5 b+ P5 U0 X4 c4 I
4 p% f+ k# L& C* ^& }3 u5 m& [事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
$ |4 E& N( v* B9 O! \& e. }
- N3 s$ I9 }" u* n0 P5 FP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
2 J! t2 Y W6 B3 e7 A) B5 |4 [8 s% O) L% |1 ]
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
1 \& @' O9 y8 Z& K* t8 j7 J s. V& _6 q( S6 _
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$ O7 g' o8 d% z
0 e9 |+ }$ t" v, i5 A# Y你是传说中的死理性派!& x9 S* F! m4 w @
$ n. B0 l/ E7 \' h4 V) i) _" m* c
" d7 U5 H/ p; r# ^: C2 v1 H8 d- u. `" e6 @! v9 M# a. `
, I! Y' n. H" g6 P: s
+ B: m* J7 r/ Y3 B3 g+ q I: u1 b) g1 I( Z9 b
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