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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑
! \" c" @) ]+ p, x' C% s) A# g" \1 d; V/ W
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0 S( f: G/ x* D4 ^8 [8 c
& d' [& J( x% y: o' w' V
(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0 c4 B( p" a' \' C% T% U
' D* F& L% P6 T2 t) 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,9 Y+ G: U* C ?( Y7 K2 j
* i. Y0 T) S, g2 s" {, C' \3 D就算打赌,也要精“打”细算。
* A5 E: R% h9 @9 s/ O& e% L
$ C4 P* v2 k& e: g1 B* m. B ]7 k& t完美的DB
7 @. |; _1 s6 k8 G+ }7 p
: e# H: e9 U( w+ c% _& { F2 m2 d8 i- n; T! ]# M3 i: y2 C9 C
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/ u- m3 j, @2 o l; K7 Q3 R- f, R
- s6 K: C( b1 E z4 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
3 p% C$ E5 h0 L- p) [+ d5 u4 j0 {/ d% {9 y2 V1 I
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: D7 K: H2 D2 i7 o
! S- Z6 J' G0 x* L$ w# F% s
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!
- Y4 e- G% R. ~; T" e. v2 W4 D/ c+ V2 c; p- U
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 ~$ O; e8 d: P/ {7 L
- Y9 T/ E2 T, }5 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
7 u* M8 R# _: k: r) p
6 R* J/ A- O" ~正,就会跟我们打赌:+ \; m; S$ ^( m1 [/ z C5 l( n
7 n. ]$ f# Q6 k- J' Q
p * x - ( 1-p ) * y > 0
* ~' I# t: ~7 K4 i1 |% Y. S0 Hq * x - ( 1-q ) * y > 0
5 p5 ^' Z7 }4 n$ I' n q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' {1 z* g! Y/ P4 @. D% x# {/ b, [; [
: M% Z3 y7 V, X9 ~3 {2 h; |是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:9 ]0 n s8 U, l2 W, A8 n# e
! w' e# S: y9 m+ o" p* E% n6 r& C
7 z! O: x, ]/ {, ]8 m/ C4 Q2 x9 G% r1 ^' {5 N* T' j% 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
6 }. B: d6 v5 z
% V; _5 I% I' m. ^6 }“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
$ u1 Q' i9 a: M' P7 N- m" p- e: H# G* k- [* r
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?
( X% ]9 {! ?* B F" M* S9 g
$ F% L+ F/ R$ W" z$ F+ w; S4 x3 \3 q; F8 @
三张卡片的骗局* L( ^- p( d) k c& I. h
+ [% Z% r' ?; y5 U
e8 Q) O. a- w/ @# h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
3 _5 v8 V& D* `) _1 v# v& o# w/ M5 O3 `! M9 E
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
: X) M( C/ S6 i' e3 q% `4 |# Z4 Q) {6 F1 a) p
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6 Y/ c6 y/ E0 c+ {2 @$ g
7 Z0 ?/ M0 p/ J. C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% g# M5 o1 D8 Q% }7 F3 u& P0 O0 z! W9 E w
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
( d8 o4 K( B9 {0 k2 C
6 _2 V/ k0 N a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:/ p6 G, n8 i/ G% c8 r8 J
7 Q' Y5 @% w5 a# w3 {+ ? p
1 \( [5 F, j5 s* C8 n/ Z0 M
1 P" ^6 X( x9 r3 R; u, `7 p" v$ ^
/ K9 D. T4 _/ m6 D# g5 }! {8 W9 q0 V3 o1 {
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 T6 g8 W7 H% [+ g6 h
& g+ \/ t! J' ]' H1 R
的情形占了2/3。# ] g4 _) u* Z7 ]" T& K0 @% V
4 Z5 @+ y1 T x P: f [% 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
2 z8 O7 \( M$ [8 S& W3 E
K! m6 f4 T4 [3 J7 Q( D8 Y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& H1 b& L7 E! T; d/ [" A
' C+ Q0 f/ {$ p) a5 S+ Q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)
7 Z9 o! a) t0 W- Q
9 N" u* l8 f3 m3 S4 K称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。7 w9 |4 p7 j& o1 S
7 V, k0 g- p& }) e5 m如此不平凡的黑桃A* k6 b% X0 a) c, u
1 t8 U4 U6 f# @0 W1 u2 q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
3 q7 ?' P+ P5 B% }4 ^; x2 P' X
' d, _" b0 B8 C* R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
9 N4 m$ J- R* o. Y7 T4 P" ?5 Y) d$ l
Q( e( S$ ?# f: X! 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,
- S4 T: @8 I% d) ]- H2 ]* p5 _" E8 q: S0 H) i- b. t/ C$ U
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
9 o' r5 b% f, ^5 t/ x( v( ^# A
2 w. }0 N* B. b9 s1 o还有没有更多的A?”
( ~4 [: a+ ^0 O
6 P& q) V- B9 e: O: 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
" V6 M) z$ S. ~5 ?
$ e1 \" G- m" k$ n不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧:* p. U! S, M% }) v$ i( s
: l) u: r- p. K9 T- G' L1 k+ e没有A的情形:C(48,13)1 \& B/ `3 b$ U) ~' \. I
; d, k; B$ n. \至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
, g1 k7 Y& J( @# c1 U, O1 R9 w: }0 H' l. K9 ]! u; o
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)2 m1 `5 c& O0 e. s3 ?, E% E! t
7 a) y2 A0 p4 c) \" ^至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
( B7 k" `8 i3 t3 e
8 t: ^; J# v6 a3 V; w0 A1 K8 M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:
# w8 }" I$ `& D, I" Z2 ^. p. D( p) x, h6 `( R
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/
, g# Z/ F. ~% t( _! A(C(52,13)-C(48,13))≈37%
( y8 [ I& D) Y1 z; }
1 H( }7 y4 |1 A; {& b, G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, P, J0 K6 H! 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,
9 C3 r* G9 v a( _# ^: a2 |
! g/ b" A' b. V2 c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:7 B# c) U3 h ^4 v0 D/ H
/ E9 r$ t8 L8 ~1 c6 f
有黑桃A的情形:C(51,12)
: v+ O3 v5 y9 a( L4 G# z2 K% \9 U {0 A8 b# @
没有其它A的情形:C(48,12)' m8 r8 O* G2 k* I
- o6 N) q2 k# H5 R5 D3 Q) k) O
还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
# X U9 i6 Y$ N2 j s/ d1 i$ @ G" B( @; O4 L8 X, K
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:# x( J: `0 I' }9 X
) `( ?: t8 b: H- u5 p
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
; j9 e! w. y/ |' W" j) ~7 h0 D9 Y& ^1 W+ s2 w* G9 B. J1 ]7 q5 [
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/ f- `- G$ z+ L# v6 A
% c. k% L+ ]3 C7 ^# n0 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
0 y4 j' ]2 r/ `6 w
z" u; X" B' J; |你是传说中的死理性派!
) g- c/ N7 G. j4 k: p9 ^, e& Q) s, ^/ j
$ u4 A$ b% {$ ?* |+ y
% }$ @4 `' }% z4 w. \6 i) X
8 Q" P2 B& F. A1 x/ U: s2 X! f" a( ^+ d/ h& q
/ R, \6 j& p2 W# a- U" `' r/ g9 v
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