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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 0 E) L& x7 \$ w* ]. w9 t# s
. o: Y" n. w' F7 P4 K 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
* v( _# h% \7 w
0 d! t. I% K( `3 L4 Z(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
1 S' d" \) [- v" w N
$ S: c2 t8 o/ U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 r1 g3 p# M2 Z- ^# P* i
5 [8 O. } _8 V- m就算打赌,也要精“打”细算。) ^7 B' F$ h+ Z; j# l7 a& w" @
3 b6 e' r. {- L' s+ y1 J
完美的DB& h' s. \/ g! H' V8 {. V9 p
% F* ~* e; A0 Q$ ]: b" K
9 I4 `1 h( [" ^$ b. \0 z
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。 |# O( X6 g( @" V* I. g
6 [4 @: X9 n9 F& D) I5 Q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* M6 P4 i, O) }5 l9 ]
- Z3 p- ~7 J t' j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
: y% U b# _8 h# L4 q+ O( M. S% A1 S+ A# o: n2 B
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!* h O+ m, A v
T' Y/ f3 C l7 E+ F4 }$ J
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,
# E0 `0 _/ r' l% M# {( j( `" Z" q/ Q
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
`& z' v8 N% H b8 N; T& H! B
8 C! }( f4 v* H* e. x正,就会跟我们打赌:
" ?& b' \1 Y) t; C: H+ j* M! W, B0 Y9 _3 _' u; Z. o, R8 a% |
p * x - ( 1-p ) * y > 0
( }) ?2 t' b# O5 e% G" i6 H+ hq * x - ( 1-q ) * y > 0
% B) J0 W5 c/ V" F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
# a7 K: n8 U `1 u* S$ a( r- Z
2 j! V4 Q% j% t6 ]0 K是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:# \- x$ b* Z8 P4 Y
* u- l$ V( b5 k. g$ |+ O: A8 F$ ~) p
9 s0 D3 q2 ?- u: Y" D+ I7 c
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
8 I N. V) i- S9 k' F) x' E, d8 O) _5 g3 G# r% j' I, W H8 a
“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" M* x$ K% T; ^/ Q$ S
. V, [( D/ m* i6 V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?, M! Y8 Q7 I' b1 D3 i$ p3 i
$ e& x5 D$ }. X4 _, r
! G4 C& T4 g! c0 ~9 H
三张卡片的骗局
& G4 X( W% N( q4 F, D% u! D3 x4 }1 f$ w) V+ p- N! G
) n3 S9 p" J2 T5 B5 _( i, ~
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5 m" u: h1 A1 k, W& u
8 A [9 ~2 }" C1 h1 I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
6 E. J# x5 Z, d+ s& W1 H
2 p8 T1 R1 d6 W/ K5 o8 i! N) [- x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
3 w8 Z1 @* y3 {; T
" w0 P! B6 |' 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。1 e# `3 q! b/ r9 P% X9 a
- @1 e: L9 E8 y3 L0 h& I
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
- k* v3 d* H, b8 L# ^' X' k" F9 H, R( J4 E8 z
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:
1 O, l, v! i }8 c! l! u% v; g
+ G7 U' F8 X9 @5 }! u1 ]# V. z+ k# A, B- S2 ^
$ I+ X1 u- u) z
. b$ ^. ^. T" G8 o/ k3 u7 |
# ]$ x- a+ p+ R& |1 @2 w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 a' R/ e7 d/ q5 C; t
+ W# D& f$ P- t的情形占了2/3。
. `: x+ n L4 |( U: Y, }; x* t0 g7 q& s9 n4 G9 s
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
6 j" {& v6 Q# N! J
; T. u( x; n9 |0 D0 `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& v. L( U6 P1 ~( a/ x: q5 V N9 ]
' H) d# z8 M2 b7 v2 j' w1 z, A0 i; @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)( @$ V& c u8 \# _ R D3 C, S
& j4 C' X* [6 ^! R' \" w称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。/ b- d+ q& u/ r7 W$ _4 E) P
5 \8 {: y1 C" g* U; j0 N/ P
如此不平凡的黑桃A
; M: e j; ~: k: m8 Y
$ ]# e" @, ]# G. b3 h8 E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
5 `4 i) o! ?# z( e- u7 E" s" D5 s. a( `3 }
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
+ p& ]7 p9 b# ~
; ?7 ?2 P( e8 w* z: `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,: N R+ G' e3 F/ P
' q. R7 G" Y: U$ I6 ^9 u* W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" k, y! y! C( d# Y5 D* T4 C
5 h; {0 t. p! d2 |& M还有没有更多的A?”
2 \1 J- W8 J0 K) U" S# y8 s
1 {$ U) {/ y' m% 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9 x% c- K1 u, A K
1 e7 M9 B+ K/ v5 s% \; k不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
$ h/ c _; s9 U- F. x/ }; x& I1 v" @/ }& K! r- M
没有A的情形:C(48,13)# r/ x- ?7 z+ z! }/ S" ^
" S- E& f* ~0 P i% a$ T& P
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
3 O$ O1 w: T( I# u$ [3 ~* c4 j" D5 E& G3 i/ C
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
8 k0 S! k$ \8 z; B, }+ `8 q2 |
) Q3 b3 R& @) ^" u至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
3 |3 ~- F0 c1 n2 @) \
6 s; X K% o& o4 G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:
; l9 g2 F$ M) d4 Q m
- f; a Z. Q! r* B$ K+ |0 vP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/7 ]2 c3 I( O, C1 }5 P+ w
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
/ ~2 e0 g$ K% J
2 r$ c: @$ q: v/ y9 E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
( M [! ]3 o Z4 T4 u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, M& t/ n7 ] ?4 G# L9 f0 x9 b6 X
) U5 S, U2 \/ Q0 P
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" R$ D9 I) \* s# e
/ T" A8 ~7 w4 W5 L. W
有黑桃A的情形:C(51,12)- E) w: U* o$ \* D
1 O6 y5 I# M/ T/ ]
没有其它A的情形:C(48,12)+ ~% g; X( H# w' o/ V
0 U! g5 I) _1 [5 t4 \: ^
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
" V8 V$ M; u' O3 z# M5 S! l# T' s
* e% z! ?/ K: o; Y5 z事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:0 c" j- x6 I0 c1 j$ j8 K
- E; q1 P: a& X! o
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
6 c, G' T' w# M3 l! h2 w! _ Y" I: y; ]! K
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
; N: i& z5 ]& [ j; h0 K1 N v# Y5 @ o
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
. m; ?0 Z d1 s% F/ Q* V/ t0 d
, f v/ I3 p: }' S0 U7 f1 c你是传说中的死理性派!& D, x: F' I% s+ q# B% ]7 Y
" Z/ k: J. T' S. y1 K0 X+ C4 W1 H% m g. T* t5 m0 j9 V- a
4 C( Y/ R o. F0 ~0 a. Y
6 m6 o" m% F( F$ \% S& M* Q
; Y- R# f$ j% V9 A3 i' G% a8 v
, a- s* N+ K" m' G5 N |
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