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「請問瑪麗蓮」專欄的「蒙提霍爾問題」(下):《隨機法則─醉漢走路》(8)只有一輛跑車,獲勝機率不是1/2或1/3?
2013/11/04 16:24:14瀏覽944|回應0|推薦0

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P.68,有個常在初等機率論中教授的問題,與此有關,稱為兩個女兒的問題,類似我在前面引述自「請問瑪麗蓮」專欄中的問題。

假設有位母親懷了一對異卵雙胞胎,想知道兩個都是女兒、或一男一女等等的機率是多少,……這和擲銅板的樣本空間一樣,只是「正面」換成了「女兒」,「反面」換成了「兒子」。像這樣,一個問題只是另一個問題的變形,數學上有個花俏的名字,叫做同態homomorphism〉。如果發現一個同態,表示你省了好大功夫。……

P.69,……在兩個女兒的問題中,常常還接著問這個問題:如果知道其中一個是女兒,那麼兩個都是女兒的機率有多大?

你可能會這麼想:如果有一個是女兒,那麼只剩下一個孩子要考慮,那個孩子是女兒的機率是50%,因此兩個都是女兒的機率是50%

錯了!

 

為什麼?雖然問題敘述說有一個是女兒,但並沒有說是哪一個,因此情形就不同了。如果你聽得有點糊塗,沒關係,這正可以用來說明卡丹諾方法的威力,他讓推理的過程變得清晰。

「其中一個是女兒」這個新的訊息,表示我們可以在可能結果中刪除兩個都是男孩的考量。因此,根據卡丹諾的方法,我們從樣本空間中刪除(兒子兒子)這個可能的結果,……因此,兩個都是女兒的機率為三分之一。

 

P.70,我們還得給瑪麗蓮記上一功,不只是因為她努力提升民眾對初等機率的認識,更因為經歷「蒙提霍爾問題」的挫折後,她還有勇氣繼續刊登這類的問題,我們就以19963月刊在專欄中的問題,結束這段討論:

我父親從收音機聽到下面的故事:杜克大學有兩個學生,整學期在化學課都拿到A,不過,期末考前一天,他們到另一州參加派對,沒能及時趕回學校考試,他們給教授的藉口是有個輪胎爆胎了,請教授給他們補考的機會。教授答應了,出了份題目,叫他們到不同的教室補考。

第一個問題〈在試卷的其中一面〉5分。

他們翻到試卷的另一面,發現第二題,占95分,題目是:「哪一個輪胎爆胎?」

請問兩個學生答案一致的機率有多大?

我和我爸爸都認為是十六分之一,對嗎?

不對,不是這個答案:如果學生說謊,他們說出同一個輪胎的正確機率是四分之一。

 

P.71,正如我在前面所說的,要理解「蒙提霍爾問題」並不需要什麼數學訓練,但是它的確需要某種仔細的邏輯思考,……在蒙提霍爾問題」中,你面對三扇門,其中一扇門的後面是某樣名貴的東西,譬如一台紅色的瑪莎拉蒂跑車,另外兩扇門後的東西,就沒那麼大的吸引力,譬如譯成塞爾維亞文的莎翁全集。

假設你選了一扇門,這個問題的樣本空間,是下面這三個可能結果:

瑪莎拉蒂跑車在一號門後

瑪莎拉蒂跑車在二號門後

瑪莎拉蒂跑車在三號門後

……根據遊戲規則,緊接著,主持人會打開一扇你沒有選的門,讓你看到後面是一套莎翁全集〈主持人事先已知道每扇門後面有什麼〉。當主持人打開這扇門,他刻意不選有瑪莎拉蒂的那一扇,因此這並非完全隨機的。

【三條魚】這就是三條魚在《「請問瑪麗蓮」專欄的「蒙提霍爾問題」()》給的提示,主持人“知道”和“不知道”是兩種不同的狀況。

 

我們有兩種情形要考慮。

P.72,第一種情形是你一開始就選對了,我們不妨稱此為「幸運之選」,於是,主持人就隨機打開二號門或三號門,如果你選擇把一號門換掉,那就享受不到拉風的跑車,而擁有了塞爾維亞版的《特洛伊羅斯與克麗西達》。所以,如果是「幸運之選」,最好不要換──但是選中「幸運之選」的機會只有三分之一。

另外一種情形就是你開始時選錯了,不妨稱之為「錯誤之選」。你有三分之二的機會做了錯誤之選,是幸運之選的兩倍。這會造成怎樣的差異呢?

在「錯誤之選」的情形下,瑪莎拉蒂是在一扇你沒有選的門後面,而塞爾維亞文的莎翁全集則在另一扇沒有選的門後頭。

「幸運之選」不同的是接下來主持人並不是隨機打開一扇門;因為他不想透露出瑪莎拉蒂的所在,所以他選擇打開沒有瑪莎拉蒂的那扇門。

換句話說,在「錯誤之選」的情形下,主持人干預了一直以來的隨機過程。於是整個過程不再是隨機的了:主持人利用知道的資訊影響了結果,違背了隨機性,他保證只要你選擇換,就能贏得那部紅色跑車。

由於這種干預,如果你落入「錯誤之選」,換就贏,不換就輸。

 

總結一下:如果你最初做了「幸運之選」〈三分之一的機會〉,不換就贏;如果是「錯誤之選」〈三分之二的機會〉,由於主持人的作為,換了就贏。

因此,換或不換的決定,就相當於猜一猜你選中的是哪種情況。

如果有強烈的第六感或命運引導你一開始的選擇,那你或許不應該換。不過,除非你擁有憑腦波弄彎湯匙的超能力,不然,落入錯誤之選的機會是三分之二,所以最好還是選擇換吧。

P.73,該節目的統計數據也證實了這點:發現自己落入這種狀況的那些人當中,選擇換而贏的,是不換〈而贏〉的兩倍。

蒙提霍爾問題」難於掌握之處在於除非你做了仔細的思考,否則,主持人的角色就像你的媽媽一樣,往往給忽略了而得不到感激。……

 

P.60,那位來自軍方的博士說的可能不錯,……二十世紀最重要的數學家艾狄胥Paul Erdos得知此事時,他說:「不可能!」即使給了他一個數學證明,他還是不相信,而且還很生氣。直到有位同事以電腦做模擬,而艾狄胥看著幾百個數據顯示換的勝算是2/3時,他才承認自己錯了。

看起來那麼明顯的答案,怎麼會是錯的?

有位哈佛大學的機率統計專家是這麼說的:「我們的腦袋生來就不是解決機率問題的料。」

P.73,如果在卡丹諾的時代就有「蒙提霍爾問題」,他會是瑪麗蓮、還是艾狄胥?雖然樣本空間法則把這個問題處理得很好,但是我們實在無法確定,因為直到1959年這個問題才〈以不同的名字〉首次出現在葛登能〈Martin Gardner〉於《科學美國人》的一篇專欄文章中。葛登能稱呼它是「絕妙又惱人的小問題」,並且下了這麼一個注解:

「數學中還沒有其他哪個領域,比機率理論更容易令專家出錯。」

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