熟悉而又陌生的概念--概率(一)

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(全文字数:2663字,阅读完大约需要9分钟)

哥哥姐姐弟弟妹妹们,大家好,我是王同学。

本文不是概率的科普文,而是王同学在最近思考概率的时候遇见的几个问题,是对自己已有知识的补充和修正,本文并不适合不懂概率的人进行系统学习。

某一个事物在同一条件下可能发生,也可能不发生,表示发生可能性大小的量叫做概率。1表示这件事绝对发生,0表示这件事绝对不会发生,所以,概率是介于0和1之间的一个量。但是,需要说明一件事情发生的可能性是99.999%,只要不是1,这件事依然可能不发生。

大数定律告诉我们,在条件不变的情况下,一件事重复的次数趋向于无穷大的时候,它发生的频率无限趋近于概率,通俗来讲就是偶然中包含着某种必然。所以,我们可以利用统计学的方法对概率进行确定。

对于这种数学问题直接上题目会比东拉西扯更加有效。

01 | 概率会随着条件增加而变大

概率是由做判断那一刻所知的条件决定的,概率会随着有效条件的增加而变大。

比如说,王同学在大家的面前摇一个骰子让大家猜,猜中的概率是1/6。如果此时,王同学看了一眼答案,然后告诉大家是个双数,此时大家猜中的概率就是1/3,王同学再告诉大家,不仅是个双数,而且比5小,此时大家猜中的概率有1/2。由此可见,随着王同学给出越来越多的有效条件,大家猜中的概率也会越来越大,概率是随着有效条件的增多而变大的。

再比如说,我们玩抛硬币的游戏,在正式开始抛硬币之前计算概率,连续三次出现正面的概率是1/8。如果第一次抛硬币出现正面,重新再让我们计算连续三次出现正面的概率,那么此时就是1/4,因为第一次已经是正面,这属于已知条件了。

再举一个类似的例子,一对夫妻有两个孩子,老大是男孩儿,请问老二是女孩儿的概率是多大?答案很显然是1/2,老二是男孩儿还是女孩儿,和老大没有任何关系,生男生女各是1/2概率,所以,答案就是1/2。


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如果将这个例子升级一下,一对夫妻有两个孩子,其中有一个孩子是男孩儿,另一个孩子是女孩儿的概率有多大?先告诉大家,1/2是错的,大家想一想,再看答案。正确答案是2/3。我们可以用列举法来解决这个问题,有一个孩子是男孩儿,但是没有说顺序,我们可以做一下列举,老大和老二的排列可能性分别是男女,男男,女男,女女。很明显第四个女女的情况不符合这道题的情况,所以,女孩儿的概率是2/3,男孩儿的概率是1/3。

我们也可以把上一道答案是1/2的题理解成具有双重条件,老大是男孩儿=有一个孩子是男孩儿+这个孩子是老大。两道题的条件是不同的,所以答案不一样。

最后,想要说明这个问题,最经典的案例莫过于三门问题。

美国的一个电视节目当中,主持人给嘉宾面前展示了三扇完全一样的门,其中一扇门后面有一辆劳斯莱斯,两扇门后面有一只羊。正常人都想要那辆劳斯莱斯,因为比较贵。首先,让嘉宾指定其中的某一扇门,此时,事先知道答案的主持人打开了一扇羊面前的门,请问此时嘉宾为了获得那辆劳斯莱斯该不该换选项?如果换选项,中奖概率是多少?


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这个问题一开始王同学也做错了,正确答案是应该换选项,换选项中奖的概率是2/3,不换选项中奖概率是1/3。

我们先用列举法来解释这个问题。

分别给三扇门标号,1,2,3,他们后面的礼品分别是劳斯莱斯,羊,羊。

嘉宾选择三扇门的概率各是1/3,如果他选择不换选项,一开始选中的概率是1/3。如果他选择换选项,有如下情况

门1,门2,门3
劳斯莱斯,羊,羊

选择,主持人打开,更换
选择,更换,主持人打开
更换,选择,主持人打开
更换,主持人打开,选择

这里看似有四种情况,但是前两种情况合起来概率是1/3,后两种情况概率分别是1/3,所以整体而言,选择更换,有2/3的概率会换到劳斯莱斯,有1/3的概率会换到羊。

一个更简单的模型是我们反着去推断,假设我们选择换,事先知道情况的主持人好心帮我们排除了一个错误答案,所以,只要我们一开始选中山羊,就一定会获得汽车,概率是2/3。同理,我们一开始选中汽车,最后换到山羊的概率只有1/3。所以,选择换是更理智的。

最后总结一下,不换选项有1/3概率选到劳斯莱斯,换选项有2/3概率换到劳斯莱斯。

很多人会认为是1/2,王同学一开始算的也是1/2。我们假设此时有100扇门,其中有99扇门后面是羊,一扇门后面是车,我们一开始选中的概率是1%,主持人好心帮我们排除掉98个错误答案,我们该换还是不该换呢?这些人凭什么认为我们一开始选中的概率是1/2呢?

如果在这道题目当中,将其中一个条件改变,主持人一开始直接推开一扇门,发现后面是羊,此时嘉宾在做选择的时候,两扇门各是1/2的概率。因为此时条件发生了变化,所以概率也会发生变化。但是,我们要注意,在这个题目当中不管主持人是否提前知道这扇门后面是羊,都不影响最后的概率。

最后,还有一种错误的观点,他们认为如果主持人提前不知道答案,随机推开一扇门,如果这扇门背后是羊,那么这个时候概率各是1/2,这个观点是错的。只要我们在主持人推开门之前先进行了一次选择,那么这次选择的正确概率是1/3,这个概率已经定死了,不能再改了。不管主持人主管是否知道,只要他推开的那扇门背后是羊,另一扇没有被我们选择的门的获奖概率自动变为2/3。

如果有杠精非要问,如果随意推开一扇门,后面就是车呢?答: 如果是车的话,游戏自动结束,不再需要用概率来预测了。

02 | 题外话

顺便说一句题外话,经典的三门问题说明了一个朴素的道理——概率大小和选项个数没有关系。我有两个选项,那么这两个选项概率是一样大的,这种思维完全是错误的。

这在现实生活中是一个很常见的错误,尤其是一些文科生财经博主,常常在那里说一些完全没有数学常识的判断,还振振有词。比如说,有房地产大V说,很多人都有一种错觉,认为房价高的就容易往下跌,房价低的就容易往上涨,其实不然,房价要么上涨要么下跌,概率各是1/2,还有类似的,股价要么上涨,要么下跌,概率各是1/2。

我想说的是,这些财经博主自己买的投资标的不一定亏了,可是他们的分析过程全错。

这种错误很容易反驳。比如说,十张彩票,两张有奖的,八张没奖的,中奖概率是20%,而不是说要么中奖,要么不中奖,各是50%。过马路要么被车撞死,要么没被车撞死,所以活下来的概率是1/2。显然是胡说八道。

房价的上涨或下跌,股价的上涨或下跌,中彩票或不中彩票,被车撞死过没被车撞死,这都是结果,不能用结果的数量去反推概率。

未完。

看世界,见自己,全情投入
王同学
2024.1.16


[1] 写数学相关的文章好累,比写普通文章累多了。

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