三道门的概率

   更新日期:2024.06.02
三门问题(Monty Hall problem)亦称为蒙提霍尔问题、蒙特霍问题或蒙提霍尔悖论,大致出自美国的电视游戏节目Let's Make a Deal。问题名字来自该节目的主持人蒙提·霍尔(Monty Hall)。参赛者会看见三扇关闭了的门,其中一扇的后面有一辆汽车,选中后面有车的那扇门可赢得该汽车,另外两扇门后面则各藏有一只山羊。当参赛者选定了一扇门,但未去开启它的时候,节目主持人(主持人知道答案)开启剩下两扇门的其中一扇,露出其中一只山羊。主持人其后会问参赛者要不要换另一扇仍然关上的门。问题是:换另一扇门会否增加参赛者赢得汽车的机率?

这是一个很有趣的题目,对于没有条件概率知识的人来说,很多人的第一想法是一半一半啊,虽然一开始是1/3,但是后来不是只剩两扇门了吗,自然就是1/2了呀。

其实,这个题目不用概率知识来解释也很好解释,我们知道,一开始参赛者选择中奖的概率是1/3,那么不中奖的概率就是2/3,后面发生的事情就是主持人打开一扇门后问他换还是不换?如果我们从另一个角度考虑问题:如果参赛者不换,则表示他坚持自己第一次选择时正确的,那么他的中奖概率还是1/3;如果参赛者换,那么表示参赛者承认自己之前的选择时错误的,那么之前错误的(不中奖)概率是2/3,而剩下的门里没有车的门已经被排除了,所以换了后中奖的概率就是2/3。这样就可以得到答案,换,而且换了以后,概率可以提升到2/3,而不是第一映像中的1/2。

那么,我们怎么用概率的知识来思考这个问题呢?

我们一般接触到的实际问题都是先验概率,很多事情都是相对独立事件,即一件事的发生不会影响另一件事的概率;但是这个三门问题,却是一道条件概率问题。即后发生的事件会对之前的事件产生影响,从而影响之前事件概率。

条件概率:事件A在另外一个事件B已经发生条件下的发生概率。条件概率表示为P(A|B),读作“在B条件下A的概率”。若只有两个事件A,B,那么,

我们假定选择其中一门中奖定为事件A,B,C,那么我可以知道P(A)=P(B)=P(C)=1/3;

假定主持人打开门定为事件a,b,c;

可以把题目改为这样,参赛者选择了A门,主持人打开了c,问此时,参赛者不换继续选A且中奖的概率是多少,换,选B且中奖的概率是多少?用式子表示就是,求此时的P(A|c)和P(B|c)分别是多少?

根据条件概率公式我们有

P(A|c)=P(Ac)/P(c)=P(A)*P(c|A)/P(c);

P(B|c)=P(Bc)/P(c)=P(B)*P(c|B)/P(c)。

P(A)=P(B)=P(C)=1/3,

当参赛者选择A门且A中奖时,主持人打开c的概率是1/2,所以P(c|A)=1/2;

当参赛者选择A门且B中奖时,主持人打开c的概率是1,所以P(c|B)=1;

当参赛者选择A门且C中奖时,主持人打开c的概率是0,所以P(c|C)=0。

那么P(c)= P(A)*P(c|A)+ P(B)*P(c|B)+P(C)* P(c|C)=1/3*1/2+1/3*1+1/3*0=1/2。

所以

P(A|c)=P(A)*P(c|A)/P(c)=(1/3*1/2)/(1/2)=1/3,

P(B|c)=P(B)*P(c|B)/P(c)=(1/3*1)/(1/2)=2/3。

也就是说当主持人在打开门c后,对于A来说,其本身的概率是没变的,还是原来的1/3,改变的是事件B的概率,即P(B|c)是2/3。因此,此时参赛者应该换门,因为剩下的另一道门的概率变为了2/3,这样获奖概率变为了原来的两倍。

现实中的知识就是这样,很多时候和我们的直觉是不一样的,而且差距还不小。因此需要我们不断的锻炼自己的思维和数学能力,这样才能在一些决断中保持理性而科学的头脑,不至于错过大奖。

主持人排除一扇没有奖品的门不是随机事件,也就破坏了等可能性。不换 就是原来三分之一的概率 ;换 为三分之二的概率。门内有奖品的情形有3种;1有或2有或3有。我们假设嘉宾选的为1;若1有,主会打开2或3号门;若2有,主会打开3号门;若3有,主会打开2号门。由此可见 换时猜中的概率为2/3

2013-08-21 45
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