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有趣的概率

2016-03-28 20:05:00鄭德馨
中學數(shù)學雜志(高中版) 2016年2期
關鍵詞:黑桃公雞湯姆

鄭德馨

生活中各種各樣的現(xiàn)象可以分為兩類,確定性現(xiàn)象和非確定性現(xiàn)象,后者又稱為隨機現(xiàn)象.由于隨機現(xiàn)象的結果出現(xiàn)的隨機性,以及人們對這些隨機現(xiàn)象缺乏認真的思考,從而導致了很多有趣的事情發(fā)生.

杰克對隨機事件發(fā)生的概率比較熟悉,經(jīng)常利用這點特長騙人.有一次,他對喜歡賭博的湯姆說,我們擲硬幣,我要正面.如果出現(xiàn)正面,你給我一個硬幣,如果出現(xiàn)反面,我給你二個硬幣.因為我輸?shù)臅r候給你二個硬幣,所以如果第一次是反面應該再擲一次.湯姆感覺很公平,就同意了.結果可想而知,湯姆很快輸光了身上所有的錢.我們分析一下這其中的原因.整個過程有三個結果:結果一,第一次擲出了正面,本次游戲結束,湯姆給杰克一個硬幣;結果二,第一次擲出了反面,接著在第二次擲出了正面,本次游戲結束,湯姆給杰克一個硬幣;結果三,第一次擲出了反面,接著在第二次又擲出了反面,本次游戲結束,杰克給湯姆二個硬幣.湯姆不了解概率,認為這三個結果的出現(xiàn)是等可能性的,所以認為是公平的.但是,我們知道,在硬幣是均勻的這一假設下,每次投擲出現(xiàn)正面和反面的可能性是相同的,都是0.5,從而杰克每一局獲勝的可能性是0.5+0.52=0.75,而湯姆每一局獲勝的可能性是0.25,所以,公平的方法應該是,出現(xiàn)第三個結果時,杰克給湯姆三個硬幣.由此可以看出,杰克騙了湯姆.

另一個故事是狐貍和狼共同去農(nóng)戶家里偷了一只公雞,兩個家伙為了如何分這只公雞爭吵不休.后來狐貍提出一個辦法,投擲一只骰子,如果出現(xiàn)一點,就把公雞給狼,否則就給狐貍.狼當然不同意,他知道這樣他得到公雞的可能性只有1[]6.狐貍說,你可以擲3次,只要出現(xiàn)一次一點,公雞就歸你.于是,狼就同意了,因為他認為3個1[]6的和是1[]2,這樣是公平的.這件事當然還是狐貍騙了狼.因為狼的計算方法是錯的.正確的方法應該是這樣的:假設骰子是均勻的,擲三次骰子是獨立的,則狐貍得到公雞的概率是連續(xù)三次都沒有出現(xiàn)一點,也就是(5[]6)3=125216,這個數(shù)是大于1[]2的.狐貍利用隨機事件表面上的公平性騙了狼,雖然他獲得公雞的概率不是1,但是這個方法使得事情向有利于自己的方向發(fā)展了.

玩紙牌的游戲非常流行,每時每刻全世界都有數(shù)以百萬計的人在玩.很多游戲是由四個人圍坐在桌旁玩的,洗好牌,每人拿到13張牌.最有趣的是,一年里有一次或兩次報紙上總會刊登這樣的消息:有一個人拿到了13張黑桃.四個人中有一個人拿到13張黑桃的機會到底有多大?都值得報紙作為新聞刊登了.這其實屬于典型的古典概率問題.假設每人得到每張牌的概率是相同的,那么四個人拿到牌的所有可能的結果共有C1352C1339C1326種,其中滿足某一個人恰好有13張黑桃的結果共有C1339C1326種,因此有一個人拿到13張黑桃的概率是1C1352=1635013559600.這當然是一個很小的數(shù),但是,為什么每年都會有一次或兩次報紙上總會刊登這樣的消息呢?這就是“小概率事件”在試驗重復進行下去總會發(fā)生的原理.假設事件A發(fā)生的概率p很小,雖然概率事件A在一次試驗中發(fā)生的概率很小,但是試驗重復進行n次仍然沒有發(fā)生的概率(1-p)n的極限卻是0,因此,如果試驗重復進行下去,事件A發(fā)生的概率的極限是1.由于每時每刻全世界都有數(shù)以百萬計的人在玩紙牌,這就相當于試驗一直在重復進行,即使“有一個人拿到13張黑桃”的概率非常小,時間長了也總是會發(fā)生的.

買彩票的原理和上面紙牌游戲的原理是相同的.雖然對某一個人來說,中大獎的概率很小,但是買的人多了,“中大獎”這樣的小概率事件總是會發(fā)生的.因此,每年都會有幾個“幸運兒”買彩票中大獎.但是,對于我們個人來講,由于我們的財力有限,不可能買太多的彩票,因此,不能認為是“試驗在無限重復”,不應該把買彩票作為“致富”的途徑.

生活中有很多有趣的隨機現(xiàn)象可以用概率的知識來解釋.但是如果不能深刻理解概率的知識,就會像湯姆和狼那樣被騙.

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