Tuesday, June 29, 2010

直觉的欺骗

  问题一:我已经有一个儿子,请问我再生一个儿子的概率是多少?
  答案:1/2

  问题二:我已经有两个不同龄的孩子,其中一个是儿子,请问我有两个儿子的概率是多少?
  答案:1/3

  问题三:我已经有两个不同龄的孩子,其中一个儿子出生在星期二,请问我有两个儿子的概率是多少?
  答案:13/27

  这三个问题很有趣,Keith Devlin给出了详细的解释,但我还是愿意再次梳理一下。

  问题一的答案几乎可以通过直觉给出,因为生男生女的概率是一样的。大多数人认为问题二也是1/2,但是直觉已经开始变得不可靠,我们可以给出两个孩子的性别组合:BB,GG,BG,GB,一共四种可能,排除掉GG,那么BB的可能性降为1/3。

  问题三和问题二类似,仅仅多了出生日期。最初的直觉告诉我,出生日期不会是影响结果的因素。UNIX之父Ken Thompson有一句名言:“When in doubt,use brute force”,为了印证,让我们来用暴力对抗直觉。每一个孩子有14种可能性(一周的天数乘以性别数)。如果第一个男孩出生在星期二,那么第二个孩子的可能性是:B-Mo,B-Tu,B-We,B-Th,B-Fr,B-Sa,B-Su,G-Mo,G-Tu,G-We,G-Th,G-Fr,G-Sa,G-Su,一共14种。如果第二个男孩出生在星期二,那么第一个孩子的可能性是B-Mo,B-We,B-Th,B-Fr,B-Sa,B-Su,G-Mo,G-Tu,G-We,G-Th,G-Fr,G-Sa,G-Su,注意,少了一个B-Tu,因为这种情况已经算在上一轮组合中,一共有13种。总共有27个可能性,数一下,两个儿子的组合数是13,所以答案是13/27。

  以上是Keith Devlin给出的解释。现在我的问题来了,为什么仅仅多了一个看似无关紧要的出生日期,概率就从1/3大大提高到几乎是一半的13/27?Keith Devlin没有继续发挥,所以我想尝试着解释一下。

  问题三不变,我们只是假定一个星期只有四天,那么答案将是7/15;如果假定一个星期有九天,那么答案将是17/35。从中我们可以发现一个规律,假定一个星期是N天,那么答案将是(2*N-1)/(4*N-1)。如果N趋向于无限大,那么结果将无限趋近1/2,结果类同问题一,但性质可能不一样。假定一个星期只有一天,N等于1,那么结果就是1/3,这和问题二是等价命题。

  我们再反过来分析第二个问题,它没有限定日期。但如果用星期来标号的话,第一个孩子的可能性是14种,第二个孩子的可能性也是14种,排列组合一下,共有14乘以14也就是196个序列。这196个序列中,BB有49个,GG有49个,BG有49个,GB有49个。如果限定了其中一个儿子出生在星期二,那么就排除掉BB、BG、GB中大部分序列,仅仅剩下27个,样本空间大大减少,那么概率也就提高了。

  课后作业:我已经有两个不同龄的孩子,其中一个儿子出生在一月十一日,请问我有两个儿子的概率是多少?这就相当于一个星期有三百六十五天,那么概率很接近1/2吧?我不敢想下去,感觉偏离直觉太远。也许是什么地方错了,请大家告诉我。

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