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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 - T9 Q- f" c# n7 p
6 @1 O$ k3 I1 b3 z" z
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9 ^4 r1 A" R: W8 X" \
* T: E3 y& d3 u. N( 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8 j- I# {! F* ~$ h+ h2 w- R
# A& u* F/ m7 p5 l0 z7 p7 _. _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,
( Q- y; N) j) t8 R
% T6 W/ T: r l% P就算打赌,也要精“打”细算。& L) W0 [' Z2 ]* N% u
8 \: C) g( q1 E+ N% H
完美的DB
4 ?' @1 H: h; A1 q2 Y9 n) U& Q: @" r
1 d7 P4 f$ l- ^+ I3 C2 e% m. I$ L2 @! `- u3 \/ n! W9 E) `
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。7 t7 }8 e1 v; S; \
6 @4 p7 w* Z, y6 D: _ F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
, M$ i+ p+ b5 q6 ?' e
8 e4 A6 C% ^3 i4 R# V% y3 Y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
+ f# C/ W" |' q o& r# ~7 k3 h3 C5 i' M5 G6 l0 m
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!
- P) b8 x- l" m' w/ \) r/ L+ N f) f/ @$ D0 `1 e
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,
: F& ?# J9 b+ |
5 {' J! Q, {0 f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, @' e7 i! p/ q8 \
- _2 B6 f8 X5 X9 _, r! r8 y正,就会跟我们打赌:
' G- b$ h9 q. D* D. z& L1 D; I: z' }3 Y0 b3 V3 P5 n3 Y, ^4 _
p * x - ( 1-p ) * y > 0
' ^. E8 s/ R+ i: D3 ]/ J- O9 Tq * x - ( 1-q ) * y > 0: ^0 q# S( E+ K* E6 H3 v: s; _
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
8 ~- U( m" ]' ^1 s2 Z9 e3 e
; _+ K+ K: @3 y) B4 a, K; h是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:4 b+ c8 |& f; d- N( j o7 j* I
% A$ O- m$ N( H3 g1 L" o
0 C% ^1 q+ R6 b! j8 s( e) |; W8 n6 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
) Y* g4 u5 f' T5 P b5 j$ [1 Z7 y5 b7 |
r) O1 F( ]2 i“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1 n7 K! T* ?; e6 [3 ?/ B
9 H& c& X& R0 L A5 |2 e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?
. N$ y/ c6 `* R6 x6 v7 P; O- Z- m8 T0 @- U+ X x! L
7 C) h# B8 ~% K! Y! r9 a% _9 R
三张卡片的骗局* y- ^5 k5 {8 O. h" u
7 s1 s& g+ h @. E3 @" {% }& ?, L6 O7 _0 V+ u8 K5 ]& U' R- _; G
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/ b0 ~. Q0 _$ S9 G7 e: S
0 d& X/ \' b# d5 m
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8 f: Y9 Y$ w3 B) X- c9 t" h
/ `/ B% V2 B' n5 P% u% o! R
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( {4 Y$ t0 c- F, z# z" q) R& H; A
/ }+ \) l5 }( i! _! k$ t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。0 ]0 F8 C) Q1 E+ M) K
8 x# Q8 L+ d9 w) [! f D3 K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: T( b2 f* Z! F$ y7 v b* ?
! k- ]6 ?. M6 x$ g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:6 K+ E8 ^ a. E* W- N
( y/ N7 |# R, _$ p0 Y& v
; D: d# w/ ~ O: {& {
9 Y" ?) U$ v1 ~! {- s, v1 O+ K* |! M7 ~
4 |1 v5 A4 v, P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; H6 ^" d g0 P! g7 E) @( S
1 y; v2 ]* r* t) Y1 G
的情形占了2/3。 n) {. Q" i! e' U2 c; r# k
% i+ a6 f6 f0 R. F% v8 Y0 w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
$ F2 ?1 n; |8 |& T$ }8 K+ M. h* ]2 T0 o+ W/ n( h: O% H, C
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
. A G% S8 Z" H5 z9 ^- x
$ r0 {1 _! }0 R) c. t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)
! O3 T7 u2 Q( e* n9 `4 L1 r. W# b% i/ n& \# W
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
' v5 L7 \ v, i# \+ q4 B& ~& ]& n
# x9 f5 y" K- F/ l2 Q. A如此不平凡的黑桃A8 P5 q# q7 p- K+ }, n2 T+ J
0 B$ q* Z1 n3 P- e& K' _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
# R4 |, q9 M6 j( c3 g% V- S$ p
% z4 A s# I- S+ H* s& H4 \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
* `* d. U9 D$ c9 B/ O+ n2 p; ?( o. u" u p; Y7 P0 j
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,
. b/ r! u+ k# o. M' l6 e3 u# V' [' E
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
* e- L' v3 U5 k G2 D, {9 W a6 E( w: F% E6 u; ]
还有没有更多的A?”
& _; u" C% h% q) G' m* x! p
( p/ t. C) r% ^% M# A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 F, z0 M& G |2 r3 J. ]: E
3 P2 A1 X8 [% z; e9 \不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
0 `, q9 C9 X* D7 m0 ^1 r8 F
; t- w' k0 o3 B- D$ l没有A的情形:C(48,13)( J& o9 L( t* J, G9 X5 Z7 A
0 e8 |0 Z4 ^- E& h8 w# W3 [7 P
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
1 Z; d- \5 L, M* G1 n2 _
; u+ P7 M2 s( o' p; ]恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
$ q5 E0 b! [! {9 X
# u3 H; g2 ^; x' H D3 ?至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12), _4 ^( x- r: {
3 v0 d' _5 A# v4 A- r5 L' A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:
7 N6 d4 N$ n0 Z, W% t
4 U- v2 F8 }3 c' J% l% E& JP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
, W5 _/ ~" ^# ~; x5 O(C(52,13)-C(48,13))≈37%
4 Z* S, t9 w9 P/ G3 o5 ?$ e6 q& |
) J8 _7 ^! i& G. b# Y- F6 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
& l3 t( v. t) [# G) m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,
( Y1 H/ A- |8 S0 i; I4 i0 h* H- `% v' d. z" ?" M+ l
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:
6 T6 p0 s) F& k0 j2 i1 A* s8 g3 Y- E7 O* {- Q) E8 ^
有黑桃A的情形:C(51,12)2 n* k$ Y, r& F4 T M; }
5 n* n9 {% G+ R5 Q. I* {' S. ~
没有其它A的情形:C(48,12)
8 p( B: t7 Z# ^& q2 X+ L6 R- m* Q' ~2 c Z
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
2 ~# j' @8 ?" A# L- M9 C2 H- u
6 e' v0 z! z2 O5 n( r事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:) Q7 e( e6 Z+ Y$ z8 \
9 t# W" d- O/ J; w" m) hP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
0 n4 a2 A" j/ b; I
5 y. N' J4 L! c) ?, L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
& e# A% X5 w* }8 o& i: d0 [' X) B& I- d$ F# x; o5 ^* q
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+ C' v- C7 Z+ {! F2 `, C, `
3 R% J6 M( w+ f; q u你是传说中的死理性派!
" P0 q9 V& t. E# T$ H c% t( X' |# ~8 z. \2 Q9 ^/ m4 y1 R
+ B1 x' ]; v& w# c, B1 @1 a7 B; ~. b8 r
( F( k' L3 L0 r$ ^5 V/ p7 \: G/ Y0 s0 @( J% @: ?3 G4 h
5 K" k! g" O3 d. L! o0 ? n: J
: l$ f1 l8 ~1 }2 m& M$ R; V
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