四、三门问题
你正在参加一个游戏节目,在三扇门中选择一扇,门后的奖品归你。其中一扇后面有一辆车,其余两扇后面则是一只羊。你选择了一扇门(假设是1号门),然后,知道门后情况的主持人开启了一扇门(假设是2号门),后面是一只羊,这时,主持人给你提供一个反悔的机会,你可以坚持1号门,或者改选3号门。问题来了,你应该改选3号门吗?
答案:应该改选,改选你拿到车的概率是2/3。
解析:数学上有一种方法叫“穷举法”,列出所有的可能来分析推导,本题我们就先用这个办法。
1,2,3号门后有三种情况:一 ,1 羊 2羊 3 车;
二 ,1 羊 2车 3 羊 ;
三 ,1 车 2羊 3 羊。
任何情况下你都有3种选择。
第一种情况下:选择1,主持人去掉2,选换拿到车;
选择2,主持人去掉1,选换拿到车;
选择3,主持人去掉1或2,选换拿不到车;
第二种情况下:选择1,主持人去掉3,选换拿到车;
选择2,主持人去掉1或3,选换拿不到车;
选择3,主持人去掉1,选换拿到车;
第三种情况下:选择1,主持人去掉2或3,选换拿不到车;
选择2,主持人去掉3,选换拿到车;
选择3,主持人去掉2,选换拿到车;
综上一共有9种情况,这9种情况的概率是完全相等的,并且列举了所有可能的行为途径。其中选择“改选”拿到车的情况是6种,所以选择“改选”拿到车的概率是2/3。
另一种思维方式的解答:
我们知道,如果你开始就选对了有车的那扇门,那么坚持原来的选择就是对的,如果你开始选择错了,后面“改选”就能一定能拿到车,所以是否改选与你起初的选择正确与否相关,显然你一开始就选到车的几率是1/3,选错的几率是2/3,所以“改选”就是优势策略,且取胜的几率是2/3。
三扇门问题的渊源:
这道题目的答案十分违背人的直觉,我们会想,门后的情况是固定不变的,主持人打开一扇门后是羊的门,那剩下的两扇门中我选对的概率是50%,换不换又有什么关系呢?
事实上知情的主持人打开门的行为改变了给予的条件,从而改变了结果的概率。
历史上这道题1959年曾出现在马丁∙加德纳的《数学游戏》专栏,叫“三囚犯问题”,是一道本质上完全一样的问题。(马丁∙加德纳有本书《啊哈,灵机一动》非常有趣,有中译本。)
这道题引起巨大争议是在1990年,世界上智商最高的吉尼斯世界记录保持者Savant女士,她专栏中回答了这道题,说应该换,因为换了之后有2/3的概率赢得车,不换的话概率只有1/3。
她的这一解答在美国引起了激烈的争议,人们寄来了数千封抱怨信,很多寄信人是科学老师或学者。一位来自佛罗里达大学的读者写道:“这个国家已经有够多的数学文盲了,我们不想再有个世界上智商最高的人来充数!真让人羞愧!”
因为直觉告诉人们:被打开的门后是羊,剩下的两扇门,拿车的概率只能是1/2。持有这种观点的大约有十分之一是来自数学或科学研究机构,有的人甚至有博士学位,还有大批报纸专栏作家也加入了声讨Savant的行列。
但是,Savant并没有错,她向全国的读者求救,有数万名学生进行了模拟试验。最后她用整整4个专栏,及学生模拟的实验结果说服她的读者她是正确的。随后,MIT的数学家和阿拉莫斯国家实验室的程序员都宣布,他们用计算机进行模拟实验的结果,支持了Savant的答案。
这道题目后来被拍摄到电影《决胜21点》中,电影中的大学教授总结道:“这种情况下,大部分人不会选择改变,因为偏执、恐惧、感情用事。但坎贝尔先生把感情放在一边,让简单的数学为他挣到一辆崭新的汽车”。
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