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本帖最后由 九嶷风 于 2023-12-14 11:51 编辑 . i1 p t5 ?7 j6 m1 `! ]
/ G+ z; s8 ]6 v& L" \ 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
# H- E4 g7 [1 j; R. F. x* N" W' `5 p2 K$ E
(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
" |! m9 I* E2 @1 j' I# h. y$ H. v, N- J% ]- 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,
A; B1 e5 L, _& i7 [! h8 v: l7 a% w+ U3 K+ Y( ~6 G% J
就算打赌,也要精“打”细算。
6 h# Q0 A. ]6 K
2 g- C' B3 V7 g Y: X完美的DB
* M. _! p, w5 D5 S$ f& | [7 |6 ^6 N/ u# C X
0 j# `0 F D& d4 @/ j0 ~! }. `$ 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。
8 E6 E8 s* E, C f9 N G
% M2 w. ~4 c% e5 n9 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
! Y3 T+ t0 B k4 E; _* p7 y
0 n1 D @7 Q* z6 q! Y0 w; W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7 `" G" M6 |% J, i
" }8 p1 V9 G0 m4 H. h# q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!
* T4 V7 ~6 y2 }
1 }+ i/ x/ v) k6 @6 R" H1 d. N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,' ]2 |* {9 o; n
3 c& K: g! V- h# {1 ~
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' C. g; Z8 p7 L# A) L5 ^
: h- ~" n) P. E正,就会跟我们打赌:
7 j! \' z/ M# {# |4 Z5 C1 o$ h( a
. T2 f6 y* S' d, t- ip * x - ( 1-p ) * y > 07 t% t" I, l8 f- m6 l+ S6 h( G+ i' \- y
q * x - ( 1-q ) * y > 0
( v; {& Y# X# j7 S: r( T; G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
0 n+ d1 r, T4 _, [* b' u' ~6 k/ o4 C2 Y& I" R
是一个必胜方案。如果p>q, 解就是下图中的蓝色部分:
) L7 V; r* J6 }+ M+ ] ?& J" {+ ?
0 M# J2 \! |. R
+ f" z' g: G: e+ `& s3 Q4 s( n. ~8 G2 c% c8 w3 l/ 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
: L Y- h# U& S4 ^! o) z y7 T- ?9 Q3 a3 o) g( ]
“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& J3 U) W) y( n/ u A2 @8 m8 Q; u
5 K+ n' m1 d& Z; e& 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?) q/ [; G: g) S; P4 G5 K
6 V. Q R: t9 Z& H5 F" D7 A" G2 s
! v N6 T5 Z9 U三张卡片的骗局
" n6 v0 F/ A5 O/ _# v! a. d* P* P& T- P: p0 S
" H1 a$ l1 o+ o) i8 b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; O0 X) \. {+ r
8 j4 I5 J# g9 u! r A7 y. 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7 c: j5 v( x4 L/ K1 y2 _/ r
6 r/ R; D/ R* J' b
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
' w; p" |1 Q$ N
+ ?, K- G9 [- I$ f5 s9 ^- } n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。
8 n' j" b0 L; b: f ~4 l5 v6 R: f; M$ L. x/ H( h8 k+ B3 M9 @/ E
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$ A @ j1 u: c7 n$ M
( ^; C$ M+ p ^# y- \# S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:
9 q2 G/ ^; H0 I! S! [( }8 W4 X5 Y3 Y/ W# ?3 c7 s8 Y0 T
5 U# L) h" H7 b& v) `$ S5 n
8 M' T7 l3 A3 {. H
" M( p( K6 s5 e" o' D4 f. J) B4 X
( Y- ?! S J- ?+ T- e: M4 g9 o
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/ E, g, ]" }3 r6 O2 j
3 J/ r4 w. y( l/ @0 X
的情形占了2/3。) {: h' s7 _# ]$ s' d/ ?
) k& J M3 P5 D) T; f4 V" e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. u c8 }" f0 b7 U* t
3 c+ O1 Q+ W2 Z+ G1 `. {8 z3 a0 @
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
0 V! ` |# u" l9 }' x2 L7 x4 _4 x: U5 E, d! K/ X! l
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), u) w# H+ Z o' a) P
4 R6 j+ b7 V$ W2 l% ^! ?
称之为“三张卡片的骗局(three-card swindle)”。
+ {4 @3 O; L5 x L
+ \: \( s/ p* i& d, h如此不平凡的黑桃A! V7 {( p: G9 ]7 k
D3 Q; L! v# Z1 V! D有时候我们DB一开始会放水,先让别人赚些小钱,放长线钓大鱼,最后来个一网打尽。下面
s9 x: Z* b% ^' t# |( c! t5 V6 w+ P0 d
就是一个绝佳的范例。四个人在打桥牌,我先说:“来打个赌吧,我现在有一张A,你们猜猜我3 g Z( }# u- x- `
- f4 Y9 {* p/ U还有没有更多A?”这种情况下你很可能会输,这时你在心里默默指定一个花色的A,比如说黑桃A,3 b9 {0 R6 O% z0 C0 t2 u- z
1 j0 f/ ~( |- f2 F! K# w当某一轮抓到一张黑桃A后,这时机会就来了:“再打一个赌吧,我现在有一张黑桃A,你们猜猜我
7 x1 T& {) ^1 \6 p* p$ ]
' L+ ~: X, l, Q3 D3 o& j还有没有更多的A?”. X* p. c/ ~% n2 D- R7 r
- |' ^- j. m' `0 ]; x
很多人肯定觉得两个赌根本没什么不同的嘛,加了个黑桃并不要紧。可它们间的区别,大到令人) {# O2 R! y# u5 E; y' u) X
& w3 {) W0 v8 I
不敢相信。我们就先算算第一次赌的概率吧: O0 b2 l; Z, Z
. Q# b0 l" F# {没有A的情形:C(48,13)9 \+ b% G: d7 q+ P4 e) e: K
! Z7 Z1 i2 C ?+ ?至少有1张A的情形:C(52,13)-C(48,13)
& Q ?! S3 E% T
0 K- s' a, _( u; o) W0 P P4 \恰好有1张A的情形:4*C(48,12)& I* T# E, _0 B
0 r2 h3 C5 J/ t* `9 P" Y+ n
至少有2张A的情形:C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12)
, g- r9 O0 m$ z- v$ J' x9 K3 v- W. S7 M/ l
事件X为至少有两张A,事件Y为至少有一张A,那么条件概率为:2 [! U8 Y& u+ d8 n/ J5 b1 s7 ^
, J: V9 d7 ^& O' Q# m$ V6 P
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(52,13)-C(48,13)-4*C(48,12))/; G0 k2 o# q0 _
(C(52,13)-C(48,13))≈37%) b6 B! ]6 B: l' e
% d! R( d% h4 K! t, n
这个时候我要赌自己还有A,比较容易输掉。但是有了第一个赌的铺垫之后,大家. C1 W8 C: U; l, `
打赌的意愿都被调动起来了,一看第二个赌不就是换了身衣服嘛,纷纷加大赌注,$ h$ G+ a! O0 I/ }, L4 N
% B/ S4 b2 S0 A接着赌我没有更多A,正中我们下怀。下面我们将发现第二个赌的概率已经大大不同:
0 }$ j/ l3 e4 T) C, F( o! E- k( |' q+ J. l( R8 J- ^: V
有黑桃A的情形:C(51,12), n: u3 |+ M% m
" c! E, ]2 a M( t4 y% _3 c/ ?$ t没有其它A的情形:C(48,12)
% a. m' [! t0 s/ }2 p
8 W b+ g) e" d# X还有其它A的情形:C(51,12)-C(48,12)& ~7 I' b2 Z6 Z7 W0 S+ ]7 L
- m' K. m0 s. C
事件X为还有其它A,事件Y为有黑桃A,条件概率为:9 a; l9 j$ u' S' z# L
3 m4 `- \) M: d; ?: Z( y, |
P(X|Y)=P(XY)/P(Y)=(C(51,12)-C(48,12))/C(51,12)≈56%。
' O) q8 g' B4 J6 t0 V$ y7 T0 w/ n# }4 w$ V5 D3 V( q) B S
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- k$ Z4 t# w: ?0 i
5 H7 U5 I& P V; R h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3 ]6 n+ ^2 I- B! b% {6 f6 @1 G
# H& U8 z% q) H& r- F你是传说中的死理性派! D/ c" I, A6 e [
/ s* U2 c! o- W* s0 k" ]) n& p; ]' c l5 g7 h
2 U2 L' M7 B& B
- v5 t7 X. ^& j- Y0 G K; _# t1 }+ i% \+ l
1 x3 i* E( ^: v* b4 ?$ U. C# F, c9 T4 r9 p
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