楼主: 谦谦君子羊
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概率之五——公平的含义(转自blog.sina.com.cn/gongxiaoqig) [推广有奖]

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谦谦君子羊 发表于 2009-9-4 15:34:55 |AI写论文

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先把上一次的问题一般化然后复述如下:

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S局就赢得全部注金 2a元,现进行到甲胜S1局乙胜S2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。

由于对“公平分配”一词的意义没有一个公认的理解,在早期文献中出现过关于此问题的种种不同的解法,如今看来都不正确。例如帕西奥利本人提出因按两人获胜局数的比例来分配,即按S1:S2的比例来分配。泰塔格利亚在1556年很干脆地认为这件事是不能通过数学来解决的,应该交给法官来裁决。不过他还是尝试着提出了一种解法。

泰塔格利亚认为,若S1>S2,则甲取回自己下的注a,并取走乙下的注的(S1-S2)/S

法雷斯泰尼在1603年根据某种理由,提出按(2S-1+S1-S2):(2S-1-S1+S2)的比例分配。

卡丹诺在1539年通过较深的推理提出了一种解决方法,它的这个解法现在看来还不算是正确的,但又一个重要之点,就是他注意到真正起作用的并不是他们各自已经赢的局数,而是所赢的局数S1S2与最终胜利所需的局数S的差距。

我们在“抽签问题”时曾经说到,“公平”分为两种:结果公平与机会公平。

如果按照结果公平的原则来分配,则每个人各自取回自己的赌本,即各得一半。

但很显然,那个已经赢了较多局数的人肯定不会认为自己受到了公平的待遇,因为他认为自己获胜的机会要更大一些。

其实,要让那个赢的局数多一点的人多得一点注金的想法,大多数的数学家都已经考虑到了,所不同的只是具体以什么比例来分配的问题。

精确的阐述还需要用到数学期望的概念,但我们可以这样来理解这个问题,其出发点就是,谁成功的机会大,谁应分得的份额就大。

设甲最终获胜的概率为p,乙最终获胜的概率为q,则显然有p+q=1。所谓“机会公平”的含义是指,每个人应该按照其最终获胜的概率来分配注金,即甲应该得2ap,乙得2aq

能够想到这一点,那么这个问题就好解决了。由于这里的页面不能显示数学公式(因为要用到排列组合),所以回到上一次的问题,即S1=4S2=2时的简单情形,提供两种解答方式。

解法一。

乙只有在下面两种情形下才有可能获胜:

1)连胜四局,其概率为1/16。

2)在接下来的四局中至少要赢3局,并且第五局一定要赢,这样运用伯努利概型算下来,应该等于4/32或1/8。

最后由概率的可加性,得乙最终获胜的概率为3/16。于是甲获胜的概率为13/16。

解法二。

由于最多只要再进行5局就可以定出胜负,而甲只需要再胜至少两句就可以获胜,于是由伯努利概型或二项分布,可以算得甲获胜的概率还是13/16。

于是,最后甲应该分得注金2(13/16)a = 1.625a,乙应该分得0.375a。昨天梅梅在评论中给出的解答是正确的。祝贺你一下子就超越了那么多古代的数学家。

关于解法二很多人颇有微词,因为这种解法的前提是要赌满五局,而事实上只要甲连胜两局赌博就结束了。关于这个问题的解答,要说清楚还需要用到全概率公式。我在这里只是说明一点,这就是——

如果比赛是五局三胜的,那么不管规则是不是要求打满五局(如网球团体赛一般要求打满五局而不管是不是有一方已经提前赢了3局,而排球则是如果有哪一方先胜三局比赛就提前结束),任何一方获胜的概率都不会有变化。

分赌本问题在概率史上起的作用,在于通过这个在当时来说较复杂的问题的探索,对数学期望及其与概率的关系,给出了一定的启示。

从社会分配领域来说,从这个例子我们可以看出,机会公平体现着如下两层含义。

其一是强调起点的公平。在这个例子中,开始的时候每个人获胜的概率是一样的。

其二是重视因为历史发展过程中出现的分化和个体的差异性。就本例而言,由于一些偶然的原因,某一方获得了较大的成功机会,那么分配规则的制定必须考虑这种机会的差异。

体育比赛的规则都是对强队有利的。比如说,巴西足球队与中国足球队的比赛,规则规定谁进球多谁就获胜,这显然对中国队不利,因为巴西队更会射门。

但是在几百年以前,当大家都不会踢足球的时候,这条规则对大家而言是公平的,由于一些历史上的偶然原因,导致了国家与国家之间的差异,这就导致了双方比赛结果上的不平均,但大家似乎都承认这种不平等,还是认为这种规则是公平的。



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