話說英國二三百年前有個叫托馬斯?貝葉斯的古人,最近在科技圈可火了,為啥呢?就因為他名字命名的那個“貝葉斯定理”。這定理可厲害了,不僅搞出了一個叫“貝葉斯學派”的流派,現在更是人工智能、機器學習這些高科技里的??汀X惾~斯學派跟傳統的概率學派想法很不一樣,咱們先從一個挺有意思的老概率問題聊起……
這個叫“三門問題”。這問題其實老早就有了,后來在1990年左右突然火了起來。它火起來得感謝美國一個叫《Let's Make a Deal》的電視游戲節目,這節目從八十年代一直播到現在。你看,這就看出現代媒體普及科學知識的力量了。當年那節目的主持人叫蒙特?霍爾,特別會玩心理戰,動不動就改規則,搞得參賽選手和觀眾都懵圈,非得讓人“腦筋急轉彎”。三門問題就是他常用的招數之一。后來大家干脆就把這問題叫做“蒙特?霍爾問題”了。
游戲規則很簡單:有三扇關著的門,其中一扇后面藏著一輛汽車,另外兩扇后面是山羊。要是你選中了藏汽車的門,車就歸你了。很明顯,你一開始就猜對的概率是三分之一。
但是呢,主持人稍微改了下玩法。當你選好一扇門,還沒打開的時候,知道門后啥情況的主持人說:“別急,我再給你一次機會。我會打開你沒選的兩扇門里,有山羊的一扇,讓你看看山羊。然后,你有兩個選擇:要么堅持你原來選的那扇門(不換),要么換成剩下的那扇沒開的門(交換)?!?br/>問題來了:到底要不要換?
咱們別靠運氣瞎蒙,得講點概率。問題是這樣的:如果不換,堅持原來的選擇,拿到汽車的概率確實是三分之一。那如果換了,能增加拿到汽車的機會嗎? 為了這事兒,專家和老百姓吵了好一陣子呢,現在主流的看法是:要換! 換了門,你贏汽車的機會就從三分之一提高到了三分之二!為啥呢?咱們來細細分析下整個過程,看看參賽者選了不同的門,然后選擇“換”之后會發生啥。
想象參賽者第一次選門,有三種情況,每種情況的機會都一樣大(都是三分之一):
1. 參賽者運氣好,一開始就選中了汽車的門(比如1號門)。 主持人呢,會在剩下兩扇山羊門里隨便開一扇(比如開了2號或3號)。這時候,如果你換了,完了,車沒了!你換到了山羊門。
2. 參賽者一開始選中了第一扇山羊門(比如2號門)。 主持人知道情況啊,他只能打開另一扇山羊門(就是3號門)。這時候,剩下的那扇沒開的門(1號門)后面肯定是汽車!你如果換了(換到1號門),恭喜你,車開走了!
3. 參賽者一開始選中了另一扇山羊門(比如3號門)。 主持人只能打開2號山羊門。剩下的那扇沒開的門(1號門)后面還是汽車!你如果換了(換到1號門),車又歸你了!
看明白沒?在情況2和情況3里,只要你選擇“換”,你就贏汽車!只有在情況1里,你“換”了會輸。三種情況,兩種換贏,一種換輸。所以,選擇“交換”,贏的機會就是三分之二(三種情況里占了兩種贏的情況)。
換個更簡單的思路理解:三扇門,只有一扇后面是汽車(你選中的概率是1/3),兩扇后面是山羊(你選中山羊的概率是2/3)。如果你第一次就幸運地選中了汽車(1/3的機會), 那你一換,肯定完蛋,換到山羊。如果你第一次倒霉選中山羊了(2/3的機會), 那主持人幫你把另一扇山羊門打開排除掉了,剩下那扇沒開的門后面必定是汽車!你這時候一換,鐵定贏車!所以啊,你選擇“交換”能贏車的概率,其實就等同于你第一次選中山羊的概率,也就是三分之二!為啥好多人想不通?我現在說一個大爺大媽也能秒懂的生活例子。
想象一下,你不是在選門,是在買菜找錢!
假如菜市場老板張三,手里拿著三張錢要找你。但張三這人不太老實,三張錢里只有一張是真錢,另外兩張是假錢?。ㄟ@就對應三扇門:一扇“真錢/汽車”,兩扇“假錢/山羊”)
第一步: 你閉著眼睛,從張三手里隨便抽走一張錢(這就相當于你第一次選門)。你抽到真錢的概率只有1/3,抽到假錢的概率是2/3。這張錢在你手里,你不知道真假。
第二步: 張三(他知道哪張是真錢啊?。┛粗掷锸O碌膬蓮堝X。他必須做一件事:把其中一張假錢撕掉(或者收起來不給你看)! (這就相當于主持人打開一扇有山羊的門,排除一個錯誤選項)。他不能撕真錢,只能撕掉一張假錢。所以,他手里現在只剩下一張錢了。
第三步: 張三問你:“哎,你要不要用你手上那張錢,換我手上這張錢?” (這就是主持人問你要不要換門)
問題:換不換?
情況A(你第一次就抽到了真錢 - 1/3概率): 你手上是真錢。張三手里剩下兩張,一張真(你抽走那張剩下的“真”?不,你抽走的是真,他手里兩張都是假!)他只能撕掉一張假錢,他手里剩下一張假錢。如果你跟他換?完了!你把真錢換成了假錢!虧大了!
情況B(你第一次抽到了第一張假錢 - 1/3概率): 你手上是假錢。張三手里剩下兩張:一張真錢,一張假錢。他必須撕掉一張假錢(他不能撕真錢),所以他撕掉那張假錢,手里剩下那張真錢。如果你跟他換?太棒了!你把假錢換成了真錢!賺了!
情況C(你第一次抽到了第二張假錢 - 1/3概率): 你手上是另一張假錢。張三手里剩下兩張:一張真錢,一張假錢(就是你第一次沒抽到的那張假)。他只能撕掉一張假錢,所以他撕掉那張假錢,手里剩下那張真錢。如果你跟他換?太棒了!你又把假錢換成了真錢!賺了!
看明白沒?只有在你第一次運氣爆棚直接抽到真錢(情況A,1/3機會)時,換錢你才吃虧。但只要你第一次抽到的是假錢(情況B和C,加起來2/3機會!),張三撕掉他手里另一張假錢后,他手里剩下的那張必定是真錢!你跟他換,準沒錯,肯定拿到真錢!所以,換錢贏真錢的概率(2/3),就是你第一次抽到假錢的概率(2/3)! 不換,你贏的概率只有最開始那1/3。換了,贏面就翻倍了!
還不信?把三門變成多門后也許你就明白了。
要是門變成10扇呢?只有一扇后面是汽車,其他九扇都是山羊。你先隨便挑一扇(比如3號門),你挑中汽車的概率只有1/10,挑中山羊的概率是9/10。然后,知道內情的主持人把另外八扇山羊門全打開了,就剩下你選的3號門和另一扇(比如2號門)沒開。他問你要不要換?這下腦子該清楚了吧?你最開始選3號門,只有1/10的機會是對的。那剩下的9/10的機會,是不是都在主持人幫你排除掉8個錯誤答案后,集中到那扇剩下的2號門上了?換!當然要換!換了贏汽車的機會就從1/10猛增到9/10了!
要是100扇門、1000扇門呢?道理一模一樣!門越多,一開始你選中的概率越?。?/100, 1/1000),主持人幫你排除掉絕大部分錯誤選項后,剩下的那扇門藏著汽車的概率就越大(99/100, 999/1000)!換門,能讓你贏的概率大大提高!
三門問題(蒙特?霍爾問題)的核心就是,主持人利用他的信息幫你排除掉一個錯誤選項,改變了剩余選項的概率分布。一開始你選中山羊(錯誤選項)的可能性更大(2/3),而主持人這個“排除錯誤”的動作,讓剩下的那扇門“繼承”了這些可能性。所以,換門才是上策!就像買菜找錢,第一次拿到假錢的可能性大,張三撕掉另一張假錢后,他手里那張就一定是真錢了,換過來準沒錯!
在生活中,類似有趣概率的例子到處都是。譬如體育彩票超級大樂透。體彩超級大樂透分為前區35選5,后區12選2。前區號碼由01—35共三十五個號碼組成,后區號碼由01—12共十二個號碼組成。如果我隨機挑選了一注大樂透,請問前區號碼中了二個的概率有多大?不加考慮的直男也許會說,很簡單,只有二個結果,要么中,要么不中,所以中獎概率是50%。難道中獎概率真的有50%這么高嗎?顯然這個是沒有認真計算沒有尊重客觀事實的錯覺。體彩超級大樂透前區35選5的所有理論組合有且僅有324632組。經過計算:選5中0的理論概率: 43.89%,選5中1的理論概率: 42.21%,選5中2的理論概率: 12.51%,選5中3的理論概率: 1.34%,選5中4的理論概率: 0.05%,選5中5的理論概率: 1/324632。對上述理論概率統計數據的通俗易懂的解釋是:有100個人,每個人花了2元買了一注大樂透。開獎結果出來后,對100個人的彩票中獎情況進行統計,前區號碼中獎情況統計結果如下:
1.有44個人一個號碼也沒中。
2.有42個人僅中一個號碼。
3.有13個人僅中二個號碼。
4.有1個人中了三個號碼。
5.沒有人中四個號碼。
6.沒有人中五個號碼。
上述情況的前提是100個人買的號碼不相同。如果100個人買了一組相同的號碼,結果會咋樣呢?很簡單,相當于一注大樂透買了100倍。大概率是一個號碼也沒中或者僅中一個號碼。這樣的概率高達86%,僅有14%的概率中二個號碼或者三個號碼。上述統計結果說明一個道理:中獎其實是一個小概率的隨機事件。就是我們老百姓通常說的中獎是靠運氣。體育彩票和福利彩票都是利國利民的公益事業。作為彩民,我們應該支持,但是應該保持理智的頭腦和平和的心態,理性購買彩票,并且需要量力而行,千萬不要盲目和沖動。
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