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主题:【原创】六度空间考 -- 荷子

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家园 【补充材料】生日悖论

还是《从惊讶到思考——数学悖论奇景》上的

第五章的第五个故事——你属于哪一宫

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M:这四个人第一次见面。如果他们四个至少有两个人属于黄道十二宫中的同一宫,这岂不是非常巧的偶合吗?[*]你也许以为,这是非计凑巧的事,而实际上这种巧合在十次中就会大约发生四次。

假定每个人都以相同的概率出生在十二宫之一,那么四个人中至少有两个人属于同一宫的概率是多少?

让我们用一副牌来模拟这种情况。先抽掉四张K。这副牌现在就是四种花色,每种12张。我们用一种花色代表一个人,每个点数代表一个宫。如果我们从每一种花色中任抽一张牌,四张牌里至少两张点数一样的概率是多少?很明显,这就和四个陌生人中至少两人有同样的黄道宫的概率一样。

解决这个问题最简单的方法是先算出没有两张牌的点数相同的概率,再把它从1中减去,就得到我们所要的概率。

如果我们考虑两个花色,譬如说黑桃和红心,由于一张红心和十二张黑桃中的一张配对,只有一对是同点数的,故点数不同的概率是11/12。而一张梅花与黑桃、红心这两张牌的点数都不同的概率就是10/12,一张方块又不同于这其余三张脾的概率是9/12。这三个因子的乘积就是四张牌的点数彼此都不相同的概率,结果是55/96。用1减去这个数得到41/96,大约是4/10,它也既是四个人中至少有两个是属于同一宫的概率。这差不多是1/2,因此这种巧合毫不足怪。

这肯定是著名的生日悖论的翻版。如果有23个人无意中碰到一起,至少有两个人的生日是同一天的概率稍小于1/2。其计算过程类似于上面的黄道宫的算法,不过这里相乘的有22个因子:

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乘积是0.5073+,或者说稍大于1/2(所求概率则稍小于1/2)。用小型计算器计算这个数是一个再好不过的练习了。如果人数多于23个,则生日相同的概率会迅速升高。如果你们班的同学有40人,那么至少有两人生日一样的概率是7/10。如果有100个学生,则至少有两人生日相同的概率比之谁的生日不一样的概率是3000000比1。

建议作一些实际练习:

1)美国有几位总统的生日相同?有几个逝世的日期—样?这些结果与理论预计比较如何?(詹姆斯·波尔克和沃伦·哈丁的生日都是11月2号。托马斯·杰斐逊、约翰·亚当期和詹姆斯·门罗都逝于7月4日)。

2)一组人,若要求其中至少有两人生日在同一个月的概率大于1/2,这组人的人数最少是几?(回答是5。此时有两人生在同一个月的概率是89/144,大约是0.62)。

3)一组人,若要求至少有两人生于同一个星期数的概率大于1/2,那么这个组最少要由几个人?(回答:4,此时相应的概率是223/343,大约是0.65)。

4)若要求你所遇到的人中至少有一人和你的生日在同一天的概率大于1/2,你最少要遇到多少人?(回答:253。不是183,如果每个人只有一个生日而不会还有一个的话,就是如此。)

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这本书真的很好,用很多生动的小例子揭示了藏在悖论后面的数学原理,特别是概率,著名的“汽车和羊”问题在本书第二章的“三个贝壳的骗局”的故事里也有介绍,当时很是引发了我对概率的热爱,后来看桥牌书和学排列组合的时候都感觉非常轻松。

打桥牌的同学都知道,最“平均”的牌型不是4333,而是4432,如果某门花色在外面有四张,22分布要比31分布概率低

从那时候起,俺就相信,概率,是一种人生态度

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