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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
& N+ r( P: [: Y; F) S. w0 P
' h% F3 u, H& v( |$ y 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
g L0 Y% ~, A& I4 z; X( L* B
+ k: J' z) t* r% v# L+ f(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 o( O& W) X {8 T4 h3 F: q
6 [6 z" @1 e3 q0 C$ d
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,
+ k- S, Q, C; e! a% l6 S/ ]5 w* H1 U l# w
就算打赌,也要精“打”细算。) A+ X, V7 \9 Q4 E7 h+ F) L
0 z0 g4 w, B$ E5 `: r2 f
完美的DB
" l' n( G* `1 A* h; ]6 G/ x: H9 M8 V# U8 b; A* E5 E; q2 }, K
. k& _: C) }% O; }2 O; h
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。
( X3 V4 y& i3 B0 q$ u+ ]; S& C: E$ K( I* U$ ~+ e
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 k D6 B+ Y+ r3 Q& X
- z3 z$ @0 q0 H% Q' h
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/ ` ~$ v! R3 C3 }9 h2 @! @0 [
w0 v ]' ?1 z) r3 m4 b6 i
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!* w8 {! }: o ~7 q- z z
2 O5 z- v, z# i# ?* 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,
9 u% x x; |! V5 D4 P7 ~- z- r- ~5 B6 V G+ [% p: j7 j! @ {% w
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
3 R5 i5 g9 `2 a. @5 c( s1 m& \+ W; t& x0 w" S
正,就会跟我们打赌:
% j" E4 S3 M2 ~/ F
- W6 O- O- F! F0 ep * x - ( 1-p ) * y > 06 q# V9 r( l; G! r5 |8 j# l
q * x - ( 1-q ) * y > 0- |) E6 N8 I+ g/ a
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& I$ R, m; s+ y" g
( k4 U" f( F2 D) e X, L6 ]6 G: Z* j是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:4 j. L$ V5 I3 d" c
/ j; C$ i0 O- U
- }& D) {: U# L
& }3 [0 t( M9 j# K! T* N) a& l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 x, g5 {( { x+ h
/ f% G7 u3 \2 E“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
8 Q0 U: M( m; ], R" q6 _: }
+ u& q- ] P7 `. k2 a* v 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?
4 }3 A ^; G6 O: }2 d0 o# d' _5 _9 N4 r! O2 d- b; @
) X2 a4 T) I( Q' q! l
三张卡片的骗局
7 L# H+ ], _( B% \, \" ^$ e1 y1 N4 f+ O/ m& f: X
8 {, [% }: d% d$ ]" X
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( X% v; I" B) H8 i
/ @! t. B/ \9 Q, N9 Y6 c0 l* 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
0 m a) R4 D: H- N
. h6 q/ H/ R5 K( l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. L1 J3 w7 c# C' E* W3 B
+ }4 p. P) W# S9 c6 E0 C; 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。
) Q* p8 Z; G2 C) T' z1 y9 E9 G" h5 E* u$ C5 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; i. F1 ~1 O. s
; q$ w8 o5 r3 o U' Z& a# w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:
' I# p0 `: D8 n& |$ F! q4 c7 k
7 R4 e5 A, ?$ C! D/ o) s
! z* z, c5 b, Q* ^7 L- a1 K2 T4 j( C/ M" b- a. d
, [" a* t! m7 m. Y2 r% R
/ K# q/ U1 s3 A3 I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6 S4 w. v1 @1 E
$ p3 i" U W8 ^' N/ K U0 @' L8 Z的情形占了2/3。) ?2 ^ \& C3 ^1 c
/ s9 N* T" n$ g1 e- O' @+ b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, c9 ]- S: X, @5 Y5 M3 w
9 C$ X9 B& w- d L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! C r' v& k- H a$ J, r( S
4 a7 j/ k) Z: y6 R# j, @4 \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)* U/ _0 F& h* r
0 u" O t$ k2 G% V, b
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。 T0 ?" c$ o0 V# m( @. t
& V' O# E e# w/ Q8 p如此不平凡的黑桃A
& O! R! d* L! P7 J( C: b4 J1 c* s/ e: b( \0 e3 y \
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 ^! f1 ]7 e, v K7 L$ j: s! B, }5 E5 g2 Z+ U5 t9 t
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- M W1 Y" @; ]3 c B* A% |
3 ]/ z- ^. F% }3 w6 H# c
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,; B6 r! ]. L. ^* _1 @! t4 ~
/ X3 W; f8 X: [5 p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
' H/ a+ l- t6 [1 ~' Q+ M, }" U, v. w# M: B9 l+ v
还有没有更多的A?”
H) u$ g0 a1 b" Y/ @
5 Z; r/ e1 o- J9 ^: F8 m" y7 E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 g1 g; B8 o" @: a
; N; E0 L7 T* w. T不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:* @ D$ w# O3 Q9 S; j
) R( i9 b- v% |# A没有A的情形:C(48,13)7 F8 u& ? f0 P- i9 E
/ z L9 f: z3 ~' d7 H( ^至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)2 V" h! O: k/ N- Y; Z( w
) H1 @: r" Y V# K! \4 z, B# W) G7 [恰好有1张A的情形:4*C(48,12)# ^7 r0 ~+ X) P! E2 I
2 y- v& K1 i0 M, Z( ^% h至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
8 T) |: `3 C5 i; m" v9 M
1 G* P' S: H+ h6 B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:
' f+ Y" o( {$ _. z4 {2 ^
: c/ y7 ]! [+ X9 UP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
) q0 U3 Y, D9 e( j(C(52,13)-C(48,13))≈37%8 ~& p8 c' u; _1 A- V
( \4 d0 p' P! G" @6 w: M, }
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
# q9 a9 {$ v. t9 f; S" e; S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,
& I5 `" X# v1 b* I
; n! l2 s8 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:
' L- c, ~& A: W8 F; v2 G7 J
) c; h; o; d# }/ I" S( O有黑桃A的情形:C(51,12)- l4 G& R- V5 t
3 v7 K' ~1 n3 u3 U' N5 s [! p没有其它A的情形:C(48,12)7 }' z4 c$ e( [1 I" E' T* s# s3 j
' e, ^0 X5 d P
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)! z$ b9 P. N9 Y4 ~; o, ~# Q- v
& c; }" i, e& R4 F" T
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:4 Y$ x' i- ^! g
& m6 `+ o4 h( w: H* r, I0 j
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。9 m, t% O+ b$ T! ~4 [+ C
# Y2 K4 o3 p' {! @
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4 A8 B7 T8 r1 k1 x1 j4 C
$ b) R5 o0 `- M, c4 v2 E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
2 B8 _- o7 P5 s0 U
) n; x" r5 Q! ]$ b你是传说中的死理性派!- ^; Q+ o Y' ?+ K1 l3 h! {# S
6 y3 N% h0 J3 ~; O* l; l9 p6 _. d9 a9 f9 n/ R% I7 g
: \: a9 {5 M2 M5 L) c- {/ D" Q: j# P) T9 [ I0 l: V t% j
m6 j# r" ~ L
: W6 C) c+ Z [* U( s: ]
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