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2-概率论的起源

2-概率论的起源

作者: 胡仲略 | 来源:发表于2020-02-08 13:23 被阅读0次

    导语

    最近在准备概率论课件的时候,对于概率论的起源起了不少兴趣,翻看一番资料,发现概率论的起源有着好几个不同的版本,觉得挺有意思,因此把找到的资料总结在这里。

    1. 梅勒骑士(Chavilier de M\acute er\acute e)的故事

    故事来源:https://www.jianshu.com/p/809a1d30c59c

    提到概率论的诞生,不得不提一位名叫 安东尼\centerdot古宝德(Antoine Gombaud) 的法国作家。这人出生于 1607年法国西部的一个小城市,他并不是贵族出身,但他却有着“骑士”的光辉头衔——不过那只是他自封的而已。他借用了一个自己笔下的人物形象名称,自称为梅勒骑士。后来,这个名字便逐渐取代了他的真名。不过,梅勒骑士并没有凭借自己的文学作品名扬天下,真正让他声名远扬的是他的赌博才能。而足以让他在历史上留名的,则是他对一个赌博游戏的思考。

    在 17 世纪,法国赌徒间流行着一个赌博游戏:连续抛掷一颗骰子 4 次,赌里面是否会出现至少一个 6 点。这个游戏一直被视为是一个公平的赌博游戏,直到1650 年左右, 我们的梅勒骑士 在另一个类似的游戏中输的都快破产了。当时,他参加了这个赌博游戏的一个“升级版”:把两颗骰子连续抛掷 24 次,赌是否会掷出一对 6 点来

    梅勒骑士他自己做了一番思考。同时抛掷两颗骰子出现一对 6 ,比抛掷一颗骰子出现 6 点要困难得多,前者的概率是后者的 1/6。要想弥补这个减小了的概率,我们应当把两颗骰子连续抛掷 6 次。为了追上连续抛掷 4 次骰子出现一个 6 的概率,则应当把两颗骰子抛掷 24 次才行。 因此,他果断地得出结论:在升级版游戏中出现一对 6 的概率,与传统游戏中出现一个 6 的概率是相等的,升级版游戏换汤不换药,与原来的游戏本质完全一样。

    不过,这毕竟是不严格的直觉思维,事实情况如何还得看实战。在以前的游戏中, 梅勒总是赌“会出现 6点”,经验告诉他这能给他带来一些细微的优势。于是这一回, 他也不断押“会出现一对 6”。不料,这次他却赔得多赚得少,最终输了个精光。

    这是怎么一回事儿呢?作为一个业余数学家, 梅勒感到里面有玄机。但是,凭借自己的数学知识,他没有能力解决这个难题。无奈之下,他只好求助当时的大数学家 帕斯卡 。在解决这个问题的过程中,帕斯卡提出了不少概率的基本原理,因此这个问题也被称为概率论的起源。

    好了,问题看到这里,我们已经学过了古典概率,应该有能力对这个问题进行解答。先不着急看帕斯卡怎么说,我们可以现在可以来试着当一次帕斯卡。

    计算

    我们可以记事件A={连续抛色子4次,至少出现一次六},事件B={两颗色子连续投掷24次,至少出现一对六}。


    概率论:从扔出一次6开始的一门学问

    所以这个问题就变成了,比较P(A)与P(B)。

    那么,事件A的概率比较好算,利用逆事件,就是1减去连续抛色子4次,一次都未出现6的概率。
    P(A)= 1- (5/6)^{4} = 0.517

    好了,那么对于事件B呢,当然也是可以利用逆事件概率去计算,1 减去两枚色子同时投掷24次,且从未出现一对六的情形:
    简单分析一下,两枚色子同时投掷,一共有36种可能结果,而一对六只占其中的1种,因此,
    P(B)=1-(25/36)^{24} = 0.491

    可以看见,对于第一种赌局,我们的骑士还是颇有些赌博天赋的,赢得赌博的概率略大于0.5,赌6点会出现能够让他有机可乘,而对于“升级版”赌局,骑士赢的概率就降到了0.5以下啦,一来一去 ,那自然是输多赢少。

    这其中的关键在于,重复多次尝试确实能够增大概率,但是增加的幅度并不是成倍的。就好像说,投掷一枚色子出现6点的概率为1/6,投掷4次至少出现1次6点的概率并不是2/3而是0.517一样。

    帕斯卡给出了与我们相近似的解答,这里就不累述了。值得一提的是,在升级版模式中,如果把色子同时抛25次,那么赢的概率就再50%以上了,而如果再抛一次(总共抛26次),赢的概率(0.519)就略高于原始版本了。

    但是大家也可以看见,输赢的概率真\centerdot仅在一线之间,在这个例子中,原版与升级版之间的概率只差0.026,实在是一个微不足道的数字,但是却可以决定一个人是富贵升天还是倾家荡产。没有好的数学头脑,最好还是离赌博远一些把~

    2. 分赌本的故事

    这个故事可能更加广为人知。甲乙两人賭技相当,各自出赌注500元,约定:谁先胜3局,则拿走全部1000元。现在已经赌了三局,甲二胜一负,现在因故要中止赌博,问这1000元要怎样分才算公平?

    这个故事被不少人认为是概率论的发展的源头,我自己在不少教科书上看到过说法(比如说陈希孺先生的《概率论与数理统计》)。在一些说法中,赌徒给上文中提到的帕斯卡写信,帕斯卡他又和费马(就是费马大定理的那个费马)联系讨论,一来二去,就成了概率论的雏形。
    那么,如果我们几百年前的帕斯卡,我们要怎么分配这赌本呢?

    计算

    显然,直接将1000元给甲不是个公平的方案,焉知乙没有翻盘的可能呢?

    那么,甲拿1/2,乙拿1/2公平吗?对甲来说,他可能觉得我再赢一把就能全拿这1000元了,这个分法对他来说不太公平。

    那么,甲拿2/3, 乙拿1/3公平吗?我个人觉得这还是比较公平的,反映了今天甲与乙今天的运气差距,可惜教科书里都不这么认为。

    教科书中的标准解答,是假设甲与乙再比试两场(因为根据规则,再比试两场甲乙肯定能够分出胜负),发现结果无非是四种情况:

    甲乙,甲甲,乙甲,乙乙

    那么,结合之前的战绩,甲在这四种可能中,有三种可能可以赢下全部的赌注,因此,甲应该拿到所有赌注的3/4。

    这么一说,好像也有点道理?甲是拿2/3还是3/4, 关键就是看大家对于“公平”这个词怎么理解啦。还有人说,这个故事中的甲就是上文提到的梅勒骑士。(https://blog.csdn.net/ccnt_2012/article/details/88174795

    不过无论哪两种故事,有一点大家是公认的,就是现代概率论真正的起源是数学家帕斯卡与费马之间的通信讨论。感谢他二位老人家,给我们生活中也带来了不少有意思的例子。

    好了,概率论的起源就先讲到这里,感觉有趣或者有帮助的童鞋给点个赞呗~

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