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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 y/ M7 j$ i& a9 ]; u3 a' s8 f
n# u' `2 v2 R3 l8 C: N# y2 | 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2 H9 Z4 v/ I2 K3 X
! f4 B- j8 z" s8 w
(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
% M8 ~$ F6 E9 M3 W& o3 j' i
$ v' P& G' B9 c" Z/ R6 }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,: e x2 J2 Q* r
+ I" a% w& G+ ?# m7 \* F
就算打赌,也要精“打”细算。
- u: y* X' E1 T( t2 z1 y. S, @4 b1 [, U
完美的DB
7 o& ]3 I6 P# w* u
$ E* Y; q9 g1 M" Z$ m5 U7 C* I8 p, [6 o" S9 W6 ]0 N y A
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。) B4 X" U% q3 Z2 r- j; S# y& ?
$ X1 m# Y, X/ p- @% L6 Z; 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, l+ ?4 _* j. }
* d! w6 A" ~7 Y2 T0 Z
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
& L$ R+ w& H8 t
, p" V3 X# B/ W! o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!6 v! U3 v0 j- J5 ]' }: t
. x8 i) W1 L9 e- r, X
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,% k- Y4 T' Y0 X* ~
/ P; h9 Q9 N# n3 a) ?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
% l! o* H& w; ^4 U3 E) m. n R+ q6 o: Z F- Y- I4 G
正,就会跟我们打赌:
& w* p0 p! F5 }+ }1 K
6 f6 M) }+ h1 y+ w7 zp * x - ( 1-p ) * y > 0
- b+ z) v, q, ?; {; |, G1 Jq * x - ( 1-q ) * y > 06 |" Z, w9 b4 [
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
- ~$ E# e' q( Y% w/ S; m" O. N% o) Q& |( ~/ k
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
6 @" e, w; w2 j" j d- s3 X3 { e5 T- \7 F, J8 b
3 |& Z# g4 E: Q. D9 K
9 B% z( ~8 s, M0 f" A9 Y, w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- F% f, k; U; U& ^; n: W
( X, S1 [1 b1 E$ T3 _& N
“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
, t: e* l5 n* @" L, |( Z9 T7 i
% E, L& V$ G+ P# Q r ~# E7 j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?: b4 q6 S+ p; c' e% {
" a& a( s+ A0 A1 F& n6 e, {& }8 q/ {3 Y6 U- G
三张卡片的骗局% v4 w' m$ m# K7 f- m1 }! o, U4 }
, U, S9 k& v& x. \# |7 F1 @
7 b, _1 I% D% G% K
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
1 Q6 {" g) k( H. \% g
2 x% W4 }# Q# S: j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 s" ]. F& G9 k7 s$ b
6 d% |1 I' M/ E0 @
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 B7 X1 d4 y* p% v; ~: e
/ G; \- {+ Y* F, M4 x
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。
* m. G7 i& C3 D
, _+ {; D @3 X* F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" L/ e; k k) z9 d0 ], G
4 m& }9 E$ K" q" s2 {: F. ^
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:
5 F% M4 q0 o- `" O9 ~9 W) n8 N5 G/ t* _
' p" k% S m9 A7 J5 Z# _( u Z2 M! _5 U
* q" O& q3 t) q: L; k( C
7 K) P& g( z3 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 J1 h) T8 A% {! S: N/ d I2 _
, w9 H A9 i7 I/ N. [% s的情形占了2/3。6 Y" t! n3 K$ n; J
! `( r1 b: {: n( 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
5 t& z3 {( K5 G" A. V$ i0 W
9 T4 C, R; |/ g. a8 `3 @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
3 {7 J( e- `# f0 `- u8 O
' Z: n- s% [6 @5 \1 A0 J, T7 Y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)2 \# k* D3 A' n6 h, \, e
g. @! f/ v3 w" w# g: H/ V
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
: [ k1 Z* |/ _" T2 d2 R- w2 ^& {: C# o+ U
如此不平凡的黑桃A; A8 S( e' ?: j( J/ e3 d+ j3 k/ U
$ j9 m0 N. P/ }$ c4 K& i
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$ S3 u: ?$ ]$ n1 T8 S* l3 C
# S- _7 F7 c0 `* v* B8 E
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: w# ^9 s$ v
3 R6 N- a2 \( h0 n$ b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,
1 [# o8 L, f2 U; }3 z5 I- S/ P3 Z4 C7 o% b
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
# O9 ]2 W, e: q" T. V# J
) q0 @/ r( R% x" X% j还有没有更多的A?”: p+ ~3 k. i' j. K/ U# ^% ]2 B
S& ]2 A6 i0 t1 G( Q- p
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
% h- D ^; W! Y- P# U/ P& H8 ^4 k; d9 s9 X& g
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:
3 k1 l E' l, j" |) ^4 l4 l
. u2 }' P) Y5 m- O9 o' v: U没有A的情形:C(48,13)
: [( q/ ^" V! r" l4 V4 I, w5 u3 Y) I
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
+ c4 d- P/ E1 f) @: `7 C9 V% U% r/ o4 m. w2 |" X# T
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
/ X0 ~4 e* u+ {% f; }* H1 d2 [5 c2 Z+ P; V7 U" Y( O. B$ v, t
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12) _3 Y. Q3 A5 N& s* j
0 j; W2 M# s3 H
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:/ [; r- U6 ^5 I A' c
; H) Z( O$ A1 }P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/. q7 Q% t: Z1 _9 V9 b
(C(52,13)-C(48,13))≈37%
# X8 r) I5 g: l, x1 I
- O% p \7 Z/ ?, X6 \1 o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8 ~, S+ e3 H% x( L0 [5 F2 x0 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,
' D% m8 J; S$ a8 p U9 ^+ f6 U2 R, H& R+ Y/ t2 S
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:
8 X! q: P3 Q) B, p* p; G) b
% P6 `+ l% i8 J3 w* k+ z# R) Z有黑桃A的情形:C(51,12)
7 m1 m- ^1 n6 j+ ^. V
5 i1 Q; u' o1 s; W) C没有其它A的情形:C(48,12)& t( \& Y& r. w2 k% c/ i
. f1 m. E2 s; g% W
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)( L: P: i5 A' u% R5 x6 ^
2 A- h* y; Y: k4 w
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:( m- B* x8 c/ P# o
3 Z: Z" Z$ l4 Z) FP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。 a3 T& O* c- l( |
) L, M3 s" _! \( b* 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
2 b7 S, q5 Q8 f' }
+ F9 Z! V2 Z) z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 c. m3 z" J8 ^ N7 t4 |4 E0 u
; d+ }- p2 W: ^3 V( E# @5 x
你是传说中的死理性派!9 f* d" q0 i* v1 c3 m% l& Z
4 h+ i6 d0 t) K Y9 @
9 l: f2 [9 J' ~$ I
8 l" W) L6 R& k# i3 `2 l; D' U+ Q6 M& ~! r: s7 I
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/ p* i7 z: h# c6 X1 o. F3 N! v9 [5 d( X4 p
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