(1)
口袋里有三张大小和质地都一样的卡片,其中一张两面皆黑,另外两张都是一面白一面黑。
问题1: 随机抽取一张卡片,并随机选取一面平放在桌面上,发现是黑的,请问另一面也是黑色的概率是多少?
问题2: 随机抽取一张卡片,并有意挑出黑色的一面平放在桌面上,问另一面也是黑色的概率又是多少?
(2)
问题1的解答:随机抽取一张卡片并随机选出一面是黑色的概率是2/3,随机抽取一张卡片两面都是黑色的概率是1/3。由条件概率公式,另一面也是黑色的概率是(1/3)/(2/3)=1/2。
问题2的解答:随机抽取一张卡片并选出黑色一面的概率是1,随机抽取一张卡片两面都是黑色的概率是1/3。由条件概率公式,另一面也是黑色的概率是(1/3)/1=1/3。
(3)
两个问题显得平淡无奇,换一种方式表达,也许就有趣多了。不防把这个变种称为硬币问题。
有三个外表一模一样的盒子,其中一个盒子里面有两枚银币,另两个盒子都是一金一银两个硬币。你随意选取一个盒子,里面的硬币是你的奖品。
问题1: 我随机打开一个剩下的盒子,并随机抽取一个硬币,发现是枚银币,你想不想拿你选中的盒子与该盒子交换?
问题2: 我随机打开一个剩下的盒子,并故意拿出一枚银币,你想不想拿你选中的盒子与该盒子交换?
请问,在哪种情形下你应该交换,哪种情形交换没有任何好处?
(4)
有没有觉得这个卡片问题和Monty Hall 问题惊人的相似?其实这两个问题是等价的。
为什么说这两个问题等价呢?不妨假设幸运观众甲选中的是一号门。让二号门对应卡片的一面,三号门对应卡片的另一面,黑面对应驴,白面对应跑车。这样就建立了两个问题的对应关系。甲挑中了跑车对应卡片两面皆黑,甲挑中了驴则分别对应另外两种卡片的情形。这样,问题2就相当于主持人有意打开一扇有驴的门,然后问甲愿不愿交换。
(5)
从硬币问题的描述,更容易看出它和Monty Hall问题的相似性。因为每个盒子里都有银币,所以金币才是重中之重。由前面卡片问题2的解答中可知,金币在已打开的盒子里的概率是2/3,自然是该换无疑。
(6)
再换一个方式提出问题。
同样还是三个外表一模一样的盒子,其中一个盒子里面有两枚银币,另两个盒子都是一金一银两枚硬币。你可以随机抽取一个硬币作为自己的奖品。自然,你得先选定一个盒子,然后从中随机选取一枚硬币。在你刚选盒子,还没有选取硬币之前,我在剩下的两个盒子中随机选取一盒,并且从中有意挑出一枚银币给你看,这时给你两个选项:你可以在你选定的盒子中随机抽取一枚硬币作为奖品,或者在我选趣的盒子中取出剩下的那枚硬币作为奖品,请问哪个选项对你更为有利?
如果Monty Hall 问题以这种方式出现,会不会也让人觉得有违直觉呢?
《作弊的梅花A》是著名的法国巴洛克画家乔治·德拉图尔在1636-1638 年左右所作,现在为卢浮宫收藏。画里右边有钱的年轻人正被其他玩家耍弄。