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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 " {- a7 k6 K$ F9 n) i0 C) q! Z" t
0 p& R6 s- ?7 K) G 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( ]9 k" O3 W0 C4 f/ I& }# `! W
/ [. B+ m6 G& P7 z8 X4 \
(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
& X# A6 U) c. x R/ J* q0 ]" h0 X$ i6 y: x H- {
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,! ?0 }/ R/ I8 @- C
$ t7 [' w: B+ d+ b Y* L4 \- x/ S
就算打赌,也要精“打”细算。
* m. s7 L- y- p& R& q1 C1 U4 }
! a/ ?. q, ]; D5 B6 A8 G6 \完美的DB% L- @. l5 ]! }
' t4 Z+ }! {6 f( M4 y
, \0 s& M( a& G. C# Q+ s! D Z% a/ PNBA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。
) ~$ `1 N) u! N$ Z/ t! t. [& j
8 t$ d6 J& {/ j. u2 u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
" ]/ y, w* s% A2 U& D% w
' u- O |' J3 _. {' ^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
8 T, o, S* C7 j) F; C9 B
1 _8 e; V# e; G( j, a% i! 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!+ ? _0 ^4 X' K
! o& u# |6 ]3 M( ]6 H, \$ f
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,7 U2 i: |+ \& x/ e
7 O; g6 a+ a/ r9 q6 |, h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7 T P, F" }' z9 y$ m9 l
: _ Q0 M+ A' A) q
正,就会跟我们打赌:
* c" O, p& Q* x4 Z/ g8 L. \
+ j7 g* t1 N4 m, E8 F' ~3 qp * x - ( 1-p ) * y > 0" C" T! ~; q8 l7 v. ~' V
q * x - ( 1-q ) * y > 01 I5 n: G: T0 p
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- n _6 Z8 R1 R2 X! X, t; Z
! i. i- B) T3 {. T是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
: O7 | C. B6 d6 Y: B: y
5 e. _8 u" z. E! t
r" _# ]4 U Z" f% F2 ^/ _. W: R. M u8 g* F; O& T
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
; N/ N+ F) D7 N; O# q2 A$ `
9 c. T& m9 i- c“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
% [6 {. J( N8 ?! s
2 X0 W* S) S. U5 P* f% _4 L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?. q* x+ X& [+ M( p
1 u4 Q2 M/ W9 M
3 K* E2 _0 z, N9 G/ w三张卡片的骗局: r. P' J. J2 K# ]- w% A8 o" s$ M- t
" U3 l* u# [& z7 n1 K% `
1 z* x. ^( \% Q7 \# N* |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 C$ z% x6 Q# O* h
" U c+ x0 [ E- k" e7 B- U$ F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9 l9 k0 Q' P' M( H) t5 ]
/ ~* C% t: r# Z+ `. `1 N4 @5 m9 {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
" Q# c- D; I3 n& a' G0 x! P/ T
" h# X4 v7 J: b3 o& J. E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。
, Z) \% ^1 b$ e6 F: e( P; c9 d% ^5 m- F. w0 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
% @- T, T3 Q) }0 q
8 q1 b" i2 X; ?; a$ t) o1 ?& P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:# M) H/ b% T5 |' m2 w. o0 S" d
. p1 I7 I" U, O# P
$ ]. o( J: J6 ?; M
) N$ q4 t; c7 N; \ O n9 p
1 I' A f# Z# k
0 H. C$ F! \; V, A. {) G" @# B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: [: T y/ H' D( n6 @; [7 P
. w5 C- e; t2 `3 l$ W; B
的情形占了2/3。) P5 W1 b/ E# d7 x
+ ]) j- f9 [+ M7 J; d9 N6 J
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
. o6 I9 j$ `+ J8 i( F* A E" H6 D0 I: V/ s+ F9 b( [" W; X
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 z; |, g* d, q( B, o: E. @5 ?
0 r7 l3 d8 |8 l/ {9 ~
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)
. X) \( b1 ?% h* i; R; m5 c- d# k& f' R5 |
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。4 Z( Z1 L0 r, K. G/ P
( `8 {: M/ U7 {, t: ?9 z0 K如此不平凡的黑桃A
( B/ ~2 R' L' J2 Q5 J9 T3 C4 P+ s5 q3 E! A0 {
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6 k+ G: I# i. K0 g3 D4 T% y
3 K- c- ~2 r9 h1 D; `
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
1 O2 G% D- |0 `, f, l& Y8 ^8 l0 x h6 d2 K5 u+ {$ ?% t q
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 G; u$ D! l: b. r
* z0 i4 z0 O5 `( j, q1 L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
! X, k: G/ Q; q; \3 z
) x/ C" X; M _9 A0 ?, n/ n还有没有更多的A?”; r0 \2 N" T( G. h3 l) {+ t
% u) F) ~1 n" j6 N4 \9 x
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/ I: ?7 B+ l3 J. F1 d- r# r2 _$ a
' u. l# \9 ?% y: H9 V% `: O/ _- j不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:0 `) r' ]: J7 \* [! v! Y" j6 `
# j, U' p! F) k0 s/ `6 H' Q没有A的情形:C(48,13)* \4 }9 } Y+ W! ^. R2 B
& ?; m6 M! I2 U. z. f) N: B至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
: y) F n- y6 f7 _9 _2 {
& h2 }$ C( o* s+ W) J恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
/ k9 X7 A- Z. H6 d
% o7 `7 K9 f L+ ~; a0 K, \* k至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)* L" {, u0 ^$ m% e
1 J: g4 G" x S8 i7 u' [# \
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:
# h+ k! O; }6 }" Q+ r) R2 v, d; K U" g0 R. j9 V! O
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
9 [( T( D. u; r9 O: `- } T(C(52,13)-C(48,13))≈37%2 N" X4 X1 `3 E. A) L
4 ~7 I& X) K) I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; o* H: \: |: O
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,& N" s. {" G! F D
2 r2 g8 F h! e9 ?5 F0 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:
( D2 E2 z) ]8 O4 g. e- K) [( K+ ~. @+ S. \( ^+ j
有黑桃A的情形:C(51,12)* _; O( J2 ? p: \; K
& Y" S2 Z$ _' ?0 c3 {没有其它A的情形:C(48,12)% h' ` e: T0 y/ v' w
, t/ O; N& _4 T; H
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
) p$ |: R( m2 M) T( S! _
) e& s4 s/ T- M5 A5 i2 Z) t+ z( c( i事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:9 I: S; ?& p' |: O- I( {
% Z' p- p$ N$ A, Z7 ^ Z" f
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。2 t' U- U9 w6 S% X3 u
# w8 [7 P, h( i) R# \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
8 y6 v `5 w' ~$ {0 t v5 k) y0 a, \1 R) r8 X6 G0 \ a! 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
7 }! W, E! B x, T9 C9 V" m2 c! f+ q. o4 ^3 G2 @
你是传说中的死理性派!
5 J3 s7 D0 ?) ~! ~0 }$ J [+ m- q: o8 g) d- ^" g
0 T( B Z/ Q# V2 Y* ~, h. {1 M4 w
: `9 P) B7 z+ G- T, v5 t! o6 z' n2 _/ ~7 a7 @8 @7 z0 ]
3 C/ B6 R' F. O. R1 |3 y1 g& n: A
% p) \8 ?: g) c6 ^9 _. f0 S7 x. u( _8 F
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