三门问题

目录

  1. 来源及介绍

  2. 一开始我的想法

  3. 再思考一下

  4. 解惑

    注:本文在最后会为大家解释我们一开始的思考是在哪里出现了问题。


1. 来源及介绍

“假设你正在参加一个游戏节目,你被要求在三扇门中选择一扇:其中一扇后面有一辆车;其余两扇后面则是山羊。你选择了一道门,假设是一号门,然后知道门后面有什么的主持人,开启了另一扇后面有山羊的门,假设是三号门。他然后问你:“你想选择二号门吗?”转换你的选择对你来说是一种优势吗?”

三门问题_百度百科

2. 一开始我的想法

  • 在主持人开门前,P(我选中汽车的) = 1/3.(毋庸置疑且显而易见)
  • 在主持人开门后,P(我选中汽车的) = 1/2.
    这时候我是这么想的,主持人打开了一扇有羊的门,那么剩下的两个门就是一羊一车,所以P(我选中汽车的) = 1/2。
    (记住这个最初的思路,后面要考的。)
  • 这样,理所当然,我们是换不换都无所谓啦。

3. 再思考一下

既然遇到了这个问题,他一定没这么简单。所以,要么是我们的结果有问题,要么是有更好的解法。

我们换两种方法:

  • 当我们转向另一扇门而不是维持原先的选择时,赢得汽车的机会将会加倍。

    有三种可能的情况,全部都有相等的可能性(1/3):

    参赛者挑山羊一号,主持人挑山羊二号。转换将赢得汽车。

    参赛者挑山羊二号,主持人挑山羊一号。转换将赢得汽车。

    “参赛者挑汽车,主持人挑羊一号。转换将失败”,和“参赛者挑汽车,主持人挑羊二号。转换将失败。”此情况的可能性为:
    (1/3)*(1/2)+(1/3)*(1/2)=1/3。

  • 假设我们永远都会转换选择,这时赢的唯一可能性就是选一扇没有车的门,因为主持人其后必定会开启另外一扇有山羊的门,消除了转换选择后选到另外一只羊的可能性。因为门的总数是三扇,有山羊的门的总数是两扇,所以转换选择而赢得汽车的概率是2/3,与初次选择时选中有山羊的门的概率一样。

这两种方法都简而易懂,但是他们的结果和我们初次的结果却不一样,这是怎么回事呢?

4. 解惑

其实用枚举法可以很简单的得出答案:


枚举法

因为“羊”和“车”的字形有点像,我把“羊”用英文单词打出了。

  • 其中的行(①,②,③)为可能的三种情况,而列(门1,门2,门3)为三个门。
  • 假设我们最初选择了门1。
  • 可以发现,如果主持人要开另两扇门中的一扇(比如门3的话),是不现实的。因为,门3在③中是车,这与题意相悖。

所以,主持人开的是有羊的门,那么比如这样:


开了一扇有羊的门
  • 其中,蓝色代表在其所有可能性中(在①,②,③中)主持人开的有羊的门。

再简化一下:


简化版
  • 这样看,我们换门得到车的概率才大嘛!

看到这里,大家意识到我们最初的错误在哪里了吗?

再来张图:
image.png
  • 可以看到,橙色部分是我们得到最初的二分之一的关键。
  • 在我们的选择中,我们直接把门3去掉了,这种去掉是随意的去掉另两扇门中的任一扇门
  • 这时候我们下意识的忽略了在③中门 3有车的可能。
  • 我们下意识的把我们在计算中去掉的门3和主持人打开的有羊的门3混为一谈了。
  • 所以这种错误是把【主持人随意打开了另两扇门中的一个】与【主持人开的一定是有羊的门】的情况无意识间搞混了。
  • 其中,【主持人随意开了另两扇门中的一个】与【主持人开了有羊的门之后,把另两扇门打乱,我们再次选择门】的概率是相同的,都为二分之一。
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