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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 1 O$ z5 G; i% t. `
$ e+ I# c/ p: [3 E
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
- w/ {# I; m1 y$ q7 q! {" _' M; G S
(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
2 C5 X5 o3 `1 x: x7 Q7 g' U% g9 e7 r1 Q8 U7 [1 e
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,) P7 y6 I" Y8 l, N$ V: u. \
2 ^; p6 a( m% @就算打赌,也要精“打”细算。
- `9 Q& @% T3 K( j0 \/ t" b/ l% N0 w0 @ Y8 M4 ]
完美的DB
$ D# t8 j, V2 r
) V9 B& b5 s3 w0 x' q& | N. G% t) H H$ r6 J
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。
" H+ k3 r" {5 M. f7 ]' n) |/ C4 W0 O& |( S! b( k
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, q/ h( T( Y9 H
! ~0 |9 \: p3 W! t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
# A. R+ M% _ V! r8 e1 d
2 R3 w8 z; u/ V- b/ z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!
" `# B+ d+ [' v" ^% i% e1 n K& B: I9 Z- b
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 x. g1 @# z4 C3 d) t" o
1 C @, I2 _$ l( K% E5 x% f2 |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$ G& |# V3 _6 A
& J P4 S7 h2 L: j( _+ }$ o3 a* U
正,就会跟我们打赌:
9 N. z% h6 j* c' ?$ x
" X% O% U, N G: Up * x - ( 1-p ) * y > 09 p* }9 ^. \ m0 n7 T2 j$ Q' z% f
q * x - ( 1-q ) * y > 0: l$ U2 O* Z7 [6 u
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- t2 _) ~5 a( O" d! q" X. i' j
& S% i3 k' g) P% f6 g
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:, L2 {0 u( L3 G! n" G. O) O
0 S( S. K# P0 f- Q) q5 N9 Q
7 j1 M1 Z! v0 ]5 W. @
8 Q% C' {% L9 @+ a B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
3 E" P6 x/ f0 f/ i6 |0 s
& b) i- J3 F3 E o- T" {- B# d“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
" g8 a3 v2 M. b# W/ {' \! B6 M
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 w; k5 ]$ o2 B; m8 K. v0 G- u- h t. O$ j* a
; [/ o. }/ a& k2 v+ Q( P
三张卡片的骗局
3 v% C% t# G, U
' g; o, G' E( \3 D0 ^8 w% e0 C
& W6 e/ G; Y9 W! |* B' q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
}3 w# e& f9 C. m1 U1 |
+ x' V+ F0 O: w) M* A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
. g' E2 H7 r5 Q9 Q. s
+ w! n6 X" d+ l0 k, U4 z6 `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) @1 Y k; k( v) u4 @/ P& ?
: Y! e4 i3 o7 j
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。6 u# a2 u: d v! o
6 u- d, ~% n) J; |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
0 C" K' K' s" Y: b/ `# B- }
; F7 W6 G: J( m; 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 K+ S- k1 o9 S3 n+ q. F* f
* O9 L7 r: l1 v* e; |: G2 ?0 g1 e! i; J, Q4 @
; A3 [9 |0 b t }
+ s% n( S2 z% \$ d3 g) S
( O' W8 v: a$ B# C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
3 `. m9 ` k6 x- [% D3 l7 D4 ]1 |$ q- b: f9 W M d$ P8 U
的情形占了2/3。+ ?- }/ R4 P( K0 M, Y3 b4 G
6 ?* z J, f% I* O7 u 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( n0 M/ M' N: ?" j. X) M
- U! n3 w% \" 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
, p" G9 k2 C z0 m) D4 g3 P( F/ f; l- ]3 d6 l# T4 K& 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)) w4 \# a, B% i2 G* g! q/ m
6 R. L1 \% {- Z- B
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。 T$ G$ Z1 z" V
/ P1 f% r/ o$ w
如此不平凡的黑桃A
! s% _ ~" d2 r. E' w/ d* i
( d5 u4 J9 ?! N4 @. I, h: ?5 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9 n. W! g4 L, Y; ~% ~; S/ t, V
& q7 O. y4 M! f7 @; ?
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
& K. o4 \$ _& j: n) V- c# b2 x% h d' Y
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,2 q% w: @8 |% p$ b" I2 O6 s0 ~! \2 S3 z
( C& S5 |9 n1 x3 k: A" X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
3 U( ]; V* `5 V2 C
6 m, J# o1 Z) N2 z3 {8 {还有没有更多的A?”* T6 m+ a l4 ^' `& Y
! j2 W9 k+ X9 ^- X6 F" }% Y
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 T/ t y- d2 e" D9 k
9 D2 d T" G' `, l
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
$ r5 J0 Q! k9 v, i9 I" z% J9 ]3 m: \1 U% n3 e. R
没有A的情形:C(48,13) X5 p4 U$ r0 f
& K- j0 r' `6 G至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)2 U3 K3 s; ^3 r: G! o, |) W
2 h% ]* d5 }) G& p恰好有1张A的情形:4*C(48,12)7 v( U+ {2 p8 }& D. @
/ B, a' B. P% `# {4 j% U3 s至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12): J% u/ O0 m+ S8 |" F4 Z8 o3 N
2 Y9 S# L# W) L" h# n9 y) ~( |( c9 P4 Z! 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:
6 E" {- E4 I/ e
8 O3 Z6 P4 t* y( T& n6 ]) [0 |$ vP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
2 W& X. W& N2 p(C(52,13)-C(48,13))≈37%- S2 {6 a% d {+ } P+ t) _0 }; A
# x8 b2 K$ G1 P3 j" g5 t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
, C( L0 K. M% C/ I! D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,# q6 d; {/ i/ D( V _& G# M o
9 P7 t; V$ o- z: }* [. j
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:4 q" S& L. ]9 U$ Q
- y+ t5 {4 ^/ M. r+ _! e
有黑桃A的情形:C(51,12)
6 m2 Z1 z6 m$ L* i7 |3 Z7 ^9 `9 i1 E
没有其它A的情形:C(48,12)9 R2 ^3 t- {$ J2 m& e6 n
, H9 d8 I& C& O
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
# l- z3 B- d+ F- S: w" D7 J% ~7 K/ c- ]# w3 F
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:
0 k- E% S$ W: {9 e
8 E1 ?+ I! {5 `4 ~P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。9 _# t6 w0 N0 E( Y' ]
$ K K7 O0 W- c 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& ^ }; H. o' {; a, L R
6 U$ H4 C- M. a) H& s( \$ 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
_4 w7 c& _3 r8 k' v
) Q7 X1 | t1 X% k0 I" r你是传说中的死理性派!0 ~) E5 L$ n+ v; N1 z
7 l$ |0 s0 g1 V7 y6 t4 f" P% d( O7 Y1 h9 f
$ n1 `2 i8 T( d& p: I5 d& x2 w8 o ^& Q( h! |8 d
. [" k Q- k' f; A- _! e4 T
6 O0 q" u1 ?5 F1 w/ {7 F ?% K9 a3 b1 A' f
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