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概率之四:古典概率(转自blog.sina.com.cn/gongxiaoqig)

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客观概率有两种形式,或者说有两种决定方法,第一种就是依据该事件在试验大量重复中出现的频率。对于客观派来说,就像长度之于线段,面积之土地一样,概率是事件的一个客观属性。对事件概率的测量方法比较特殊,其手 ...
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客观概率有两种形式,或者说有两种决定方法,第一种就是依据该事件在试验大量重复中出现的频率。对于客观派来说,就像长度之于线段,面积之土地一样,概率是事件的一个客观属性。对事件概率的测量方法比较特殊,其手段就是重复试验。因此,我们可以认为频率是概率的一个“测量”。
客观概率的第二种形式是:试验的结果只有有限个,且根据对称性的考虑,各结果有同等出现的机会。若总的可能结果有n个,而某一事件包含其中的k个结果,则该事件的概率为k/n。例如掷一颗子,共有6种可能,出现偶数的可能有三种,所以出现偶数这个事件的概率为1/2
古典概率的模型很简单,但是在概率论成为现代数学的分支之前,这个模型是数学家们主要的研究对象。因此古典概率中有很多经典的模型,并且其解答大都比较难。
有些问题很有意思,解答也不难,但与我们的直觉又好像有点相悖。比如,我们经常要上两合班的课, 学生有六七十个。每当我说他们之间至少有两个人生日相同时,学生们往往会露出怀疑的神色。有的甚至会说,不可能的!
运用简单的排列组合就可以算出,50个人中至少有两个人生日相同的概率为97%,而64个人中至少有两个人生日相同的概率为99.7%,已经非常接近于1了。对这个结果,很多人都觉得有点吃惊。记得有一次,我们学院统计教师的生日。我问办公室主任有没有生日相同的,他想也不想就说,这怎么可能呢?我于是对着教师的表格认真地统计了一下,结果发现有三个日子里有生日相同的教师,其中居然有三个教师是同一天的生日。
换一种模型去想,有的时候会觉得好想一些。比如一个宾馆里有365个房间,有50个人要住这个宾馆,每个人随机的选一个房间进入,那么这50个人居然全部选在不同房间的概率直觉上应该比较小,因此至少有两人选在同一个房间的概率就比较大,而这个概率就是任选的50个人中至少有两个人生日相同的概率。
还有抽签问题。很多人都很关心抽签结果与抽签顺序之间的关系。
我的一个中学同学有一次对我忿忿不平的说,他们单位的领导不像话,单位分房子的时候为了体现公平决定由抽签决定住房,结果领导要先抽。他说,先抽的好处是显然的,因为总共就那么几套好房子,等他们抽完了我们后面还抽个屁。我于是说,后抽也有好处,如果前面的人把差房子都抽完了,那等待你的不就是好房子了吗?同学想想也觉得有理,于是问我,到底是先抽还是后抽好?
其实,抽签的结果与抽签顺序是无关的,无论什么顺序都不会影响得到任何结果的概率。
比如,有10个人,但只有一张足球票。大家决定由抽签来决定谁去看足球。任选一个人,比如他是第5个抽签的,我们来看看他抽到足球票的概率是多少。
我们还是选择一个适当的模型来考虑。设想把10个签随机地排列在桌子上,这样第5个人抽到足球票的概率与桌子上第5个位置上放的是足球票的概率应该是相同的。很显然,这10个签中的每一个都有可能放在这个位置上,从对称性的角度来看,没有哪一个签更有可能放在这个位置上,因此它们是等可能的,只能是1/10
有人可能会争辩说,如果前面9个人中有一个人把足球票抽走了,那最后一个人不是很吃亏吗?但这涉及到了另外一个问题,这就是条件概率的问题。关于条件概率,下次再谈。
抽签问题告诉我们,概率像蛋糕,也是可分的,只是分法有点不一样。
10个人分一块蛋糕,只需将其十等份就行了,没有人会说不公平。但是足球票就不一样了,你不能把足球赛的90分钟分成十等份,每个人看9分钟。这时分的就是概率。由于抽签结果与顺序无关,因此在抽之前每个人都分得了1/10的概率。对于这个分配规则,相信也没有人会说不公平。
分蛋糕的规则强调结果公平,而分足球票的规则强调的是机会公平但结果却是不公平的。
一个好的社会制度应该是在适当兼顾结果公平的前提下,强调机会公平,这样才能做到人尽其才物尽其用。
最后提出一个分赌本的经典问题。
甲、乙两人赌博,各出注金a元。每局个人获胜的概率都是50%,约定:谁先胜6局就赢得全部注金 2a元,现进行到甲胜4局乙胜2局时赌博因故停止。问此时注金2a应如何分配给甲、乙,才算公平?
此问题的文字最早出现于1494年帕西奥利的一本著作中。
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