你的数学直觉怎么样?你能凭借直觉,迅速地判断出谁的概率大,谁的概率小吗?我们将连载这种反直觉的有趣数学问题。如果你感兴趣的话,你可以先试着用直觉来判断,再详细分析答案,看看你猜对了多少。
不知不觉我们已经到了第八期连载,想了解往期题目的读者,可以关注我们之后搜索历史文章哦。
我们来开始今天的题目:
18.小明走进一家赌场,来到了轮盘赌跟前。轮盘赌的转盘上有 38 个格子,上面分别标着 0, 00, 1, 2, 3, …, 36 。游戏开始后,一个白色小球会逆着轮盘旋转的方向滚动,最终等概率地落入 38 个格子中的一个。小明每次可以在任意一个格子上下 1 元的赌注。如果小球落入了小明所选的格子里,则小明赢得 36 元(但那 1 元钱的赌注仍然归赌场);如果小球落入了别的格子里,则小明什么也得不到(那 1 元也就打水漂了)。小明身上只有 105 元钱,于是,他连续赌了 105 次。那么,下面哪种情况的可能性更大一些?
A.小明赚着离开了赌场
B.小明亏着离开了赌场
C.上述两种情况的出现概率相同
花 1 元赌某一个格子,中签的概率是 1/38 ,但却只能赢来 36 元。毫无疑问,轮盘赌是一个赤裸裸的对赌场更有利的赌博游戏。所以,这道题应该选 B 咯?不对!这道题的正确答案其实是 A 。在这道题中, 105 这个数起到了比较关键的作用。让我们来实际计算一下。
由于每赢一次会得到 36 元,因此小明只需要赢 3 次或 3 次以上,便能实现赚着离开赌场了。小明一次没赢的概率为 (37/38)105 ≈ 0.0608 ,恰好赢 1 次的概率为 C(105, 1) × (1/38) × (37/38)104 ≈ 0.1725 ,恰好赢 2 次的概率为 C(105, 2) × (1/38)2 × (37/38)103 ≈ 0.2425 ,上述三个值加起来约为 0.4758 。所以,反过来,小明赢了 3 次或 3 次以上的概率就是 0.5242 ,这超过了 1/2 。
为什么在玩一个明显对赌场更有利的赌博游戏中,精确地花费 105 元钱,就能做到赚时多亏时少?如果每个人都这么做,赌场岂不是会被搞垮?这不跟游戏对赌场更有利的结论相矛盾吗?其实,赚的时候更多,并不意味着期望收益为正。虽然赚的时候多,亏的时候少,但赚的时候往往是赚小钱,亏的时候往往是亏大钱,平均算下来,玩家仍然是在不断送钱的。
19.法国有法国的轮盘赌,俄罗斯也有俄罗斯的轮盘赌。不过,战斗民族的赌博方式可不一样——不是赌钱,而是赌命。俄罗斯轮盘赌可谓是史上最酷的决斗方式。左轮手枪的转轮中有六个弹槽。在其中一个弹槽中放入一颗子弹,然后快速旋转转轮,再把它合上。参与决斗的两个人轮流对准自己的头部扣动扳机,直到其中一方死亡。这是一场真男人游戏,双方胜负的概率各占 50% ,游戏没有任何技巧可言,命运决定了一切。为了让游戏更加刺激,这一回我们稍微改变一下游戏规则。在转轮的连续三个弹槽中放入子弹,然后旋转并合上转轮。这一次,理论上,下面哪种情况的可能性更大一些?
A.先开枪的人死亡
B.后开枪的人死亡
C.上述两种情况的出现概率相同
或许有些出人意料的是,这个题目的答案为 A 。为了算出双方存活的概率,我们只需要考虑所有 6 种可能的子弹位置即可。不妨用符号 ⊙ 来表示有子弹的弹槽,用符号 ○ 来表示空的弹槽。我们便能列出下面这张表:
⊙⊙⊙○○○ → 先开枪者死
⊙⊙○○○⊙ → 先开枪者死
⊙○○○⊙⊙ → 先开枪者死
○○○⊙⊙⊙ → 后开枪者死
○○⊙⊙⊙○ → 先开枪者死
○⊙⊙⊙○○ → 后开枪者死
可见,先开枪者死亡的概率高达 2/3 ,是后开枪者死亡概率的两倍。
可以算出,当转轮里位置相连的子弹数分别为 1 、 2 、 3 、 4 、 5 、 6 时,先开枪者死亡的概率分别为 1/2 、 2/3 、 2/3 、 5/6 、 5/6 、 1 。看来,并不是所有游戏都是先下手为强啊。
20.小明参加某电视台的选秀节目。 A 、 B 、 C 三位导师欣赏了小明的一番激情演唱后,需要投票决定小明能否晋级。小明的表演征服了 A 、 B 两位导师,每位导师都有 4/5 的概率投出赞成票,支持小明晋级。但 C 导师则犹豫不决,不知道该如何选择。怎么办呢?节目组给出了两种方案供小明选择。第一种方案是, A 、 B 两位导师独立作出决定, C 则抛掷一枚公正的硬币,如果硬币正面朝上,则晋级与否完全以 A 的决定为准,如果硬币反面朝上,则晋级与否完全以 B 的决定为准。第二种方案是,A 、 B 两位导师独立投出赞成票或反对票, C 则抛掷一枚公正的硬币,如果硬币正面朝上,则投出赞成票,如果硬币反面朝上,则投出反对票,最后晋级与否则取决于三人中的多数票。为了提高晋级的概率,小明应该选择哪种方案?
A.选择第一种方案
B.选择第二种方案
C.两种方案的晋级概率相同
这个题目的答案是 C 。两种方案中,小明晋级的概率是相同的,都是 4/5 。即使把题目中 4/5 这个比例换一换,答案也依旧如此。不妨假设 A 、 B 两位导师投出赞成票的概率都是 p ,那么第一种方案中小明晋级的概率显然是 (1/2) · p + (1/2) · p = p 。第二种方案呢?两位导师都投出赞成票的概率是 p2 ,此时小明必然晋级; A 投出赞成票 B 投出反对票的概率是 p · (1 – p) ,此时小明有 1/2 的概率晋级(这取决于 C ); A 投出反对票 B 投出赞成票的概率是 (1 – p) · p ,此时小明有 1/2 的概率晋级(这取决于 C );其他情况下小明都无法晋级。因此,第二种方案中小明晋级的概率为 p2 + (1/2) · p · (1 – p) + (1/2) · (1 – p) · p ,化简的结果是一样的: p 。