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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 % W7 l) V. v8 r
# o8 w! G, J; r5 P5 P' [ 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
. z5 i* }, \$ o/ _
. @/ `7 n8 e# c- j: r1 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
; A9 G7 Z. `% i. E. {+ Q( M# Q/ I. T5 P' a
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,
& l J+ y! K( \1 Z$ P | e& M/ @5 @$ r6 H4 p! c6 a, c" I3 J
就算打赌,也要精“打”细算。
( e0 Q! \8 `, Q+ C; F' ^' V
x/ }; p* E9 i1 F% i8 Q' E* O完美的DB
* X- a+ Y+ A) g9 Y7 i* C
. h2 w5 Q/ Y. M/ C0 |0 V
& T# y. k1 W; n8 O5 s& \- v# E V. YNBA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。6 _- {1 |! q$ L
; g9 N: u5 w% |) ~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4 E; L. ?. ^2 \7 N- k! V
2 P6 ~( p- p% J/ O1 W9 v$ ^8 {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
4 O3 ]4 O8 l- u
5 ]% E3 A" s/ N( Z5 E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!
- ^; N3 w) K7 l& c; K8 N
- i* [9 U( Y- C: l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,( u J; ` r' G+ l$ ?
, w8 z |4 W- y
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
3 t. d9 s- ^6 a, V2 d% k" s# z! M5 Z5 R4 H. I$ |! e9 {- n6 }4 C
正,就会跟我们打赌:
" T+ w( H2 O3 ]; u3 h+ E" \! G; h: W+ {3 n- g. |3 e
p * x - ( 1-p ) * y > 0
3 r: g c9 m g1 Jq * x - ( 1-q ) * y > 0
# h$ G* B3 I& d! 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6 l7 ^7 [8 _) @( i2 x9 E
5 }: {; @! h; t& [ Y3 e9 m
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:" l' M$ v9 i/ J% d1 `8 }/ D9 Q
. K, }8 Y5 q6 `# m9 e
, k* X% Q( E. \% j( E! v! p- S* [5 Z/ ?/ q/ a- M: {3 l0 J% J
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
! h* a7 \& y( D( H
# e5 b: j5 e* \7 g, H# a5 D/ Q“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
O/ n3 }$ ~( q+ P7 g
9 ~/ l, n5 q% c9 m5 L$ A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?( k: W6 Q' B4 H( k8 t
2 z' p% V$ n3 l% [
' ~; d; U3 V6 o2 Q/ C) R+ Q三张卡片的骗局# G, Z. i, K) P" [4 n3 k* e
% z; `7 x. R- Y- e" F- O
5 L; v" Z( c, z% V. 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
8 J4 F6 [% [) q" [1 @/ H) _" ]% h2 `* @9 t/ {* H4 c; W4 }6 s2 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
3 W* c8 V8 M6 v
. X' e& f* N$ ~$ z7 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
, B0 q5 N" V4 J
d1 v9 `2 i- N( v' G/ g- p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。
+ `5 K/ E0 x3 Z5 \1 n1 F4 ]# A' i* H. i/ B, z" g4 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
) ^" n: b. }$ Z! V: ?$ X$ T5 A' k. K1 l1 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:
* e0 p* W6 W5 x5 m' u3 Z. u; t: `
' v$ k8 F% `- S7 w4 D
& G; s1 x/ K/ t$ X+ c
$ g' Z5 O$ ~$ ]/ \
* u$ z" M9 y3 S2 l# x8 \, 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
8 ^8 }& o; V& W) O
1 J( O6 y4 M1 a: }: G" q/ V3 e% m的情形占了2/3。
; {* A3 M& B* `! X, \$ C# B% s+ r0 j, m5 j% C
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
4 _0 ~: G [6 {5 @ L7 f
" o& I& }4 e7 K8 @0 l8 m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
$ B( A2 Q6 V' x& [% q3 ]9 G; x& E! I) S6 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)
6 ` {& t/ t% M$ |* @
$ I- i- M: e8 }* i% W称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
* y( u. M# z) E
o" w9 Y% U* B2 G D( [) |! D- V如此不平凡的黑桃A, T/ e# d1 d: O N( D
: P! S8 v* t' S3 d# z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: m6 ?" N9 n, V+ _3 r) L+ `; b( |
# L) U/ A w* I0 b# Y8 S: U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
$ x0 w9 I/ S" m/ H
2 J, J9 {$ P' c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,( t6 F2 D9 B' _' F; x. A& r/ k- S" b8 l
8 }8 v5 u! ?7 S; O! M% F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7 c' X& Z7 W+ a! M7 B' y+ Y
% R) ?6 H5 X( y, [ l& t
还有没有更多的A?”
* T. G2 U8 T; G" D& x/ @- ~4 n0 Z2 S% }* M# W+ O
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
8 }2 t, A- d: ?" h( {3 Z& O3 J- `3 h6 Q/ \0 o5 k. R% j
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧: j. _& M( [" s2 }# b5 V
) y- w" Q y" w# s没有A的情形:C(48,13)+ q: F& X* K3 b# B$ P2 Y
( b& h/ u7 v/ n) h8 ~( g3 c! B
至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)1 f4 V6 I; H/ W- t$ A
" I6 ?5 F5 b2 G$ b6 c+ k4 `
恰好有1张A的情形:4*C(48,12)
# W' a. b. x2 o# w& p2 I
( ?/ t( m; b( }8 a7 q& `2 N0 T至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)" a2 U/ g c, l& Y1 f' u' y$ z8 r
& j) |: ?% e G1 I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 ~) t( ?0 Q9 y2 Z
8 q2 b, \8 ^7 t* K( G' b) i2 }# lP(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/5 s& D0 F/ U+ w
(C(52,13)-C(48,13))≈37%0 F* B" ?2 g) ~% ^( D
! E! B/ a- l0 g- b: a. j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
4 d$ s6 D) {+ ~) G9 l4 j8 \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,
6 p- L, y2 s- S8 y. Z
6 t+ v' h& i$ O8 J& ?6 |/ v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:
" e4 X! B" d7 t2 j$ v. c. J" r% g) s
有黑桃A的情形:C(51,12): e8 y) I. t% X2 M5 E
5 {/ ~: t1 q' M6 i9 N) ^4 S7 u. B& ^没有其它A的情形:C(48,12)* H8 t$ R" O x8 o+ ^
% @: K# w0 c6 J7 _( Q' {还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)
8 x" V5 I: C' K) K1 i. o
) K2 \8 y. K$ c) @事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:- P4 f. X4 I5 G1 O
* `; W, m1 F% R) |6 p( }& |- d, p
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
8 V% ^" t. @/ @& a Q* J
$ L4 g9 h( t q4 M! Q9 V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
# m8 L6 l/ C% k/ g! @
/ [; V/ x! y/ P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" c% L# _& D2 B2 M7 r) T4 A
7 B$ E8 t9 t) u+ R你是传说中的死理性派!0 i. |* l6 `0 m5 s. {
4 f4 s' D& |# C+ x: r# u3 r. a) E% d6 a9 C
( X1 O8 N7 R; c9 w! x5 p
0 J* `. m. q6 g! Y' e% g) U& K N# H5 }" I* `8 b; h+ j
& V& K2 \7 d* B& j( n. o+ g* E! F$ d9 F4 Z/ a' I9 V5 P) y/ @8 l/ N$ S1 g
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