深入浅出 “三门问题”

2023-10-04 16:01
文章标签 问题 深入浅出 三门

本文主要是介绍深入浅出 “三门问题”,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在微博上看了李永乐老师关于“三门问题”的讲解,顿时明白了许多。虽然之前在人工智能课上老师也讲了用贝叶斯公式求解“三门问题”,但我发现问题的难点不在于概率公式的推导,而在于对问题的理解。

问题描述

在这个游戏节目中,有三道门,其中有两扇门后面是羊,另外一扇门后面是汽车,得到汽车即视为获奖。你先选择了一道门(还没打开),主持人知道三道门后面是什么,于是打开了另外一道门,这时问你是否要改变之前的选择,如何决策才能增加获奖率?

               A             B                 C
              车            羊                 羊

分析

游戏可以总结为三个步骤:

  1. 选手指定一扇门;
  2. 主持人打开另一扇门(由于主持人事先知道门后面是什么,所以不会打开藏有汽车的门);
  3. 选手决策,坚持原来的选择或者选择另外一扇没有打开的门。

我们先计算选手坚持原来的选择中奖的概率:

坚持原来的选择,那么概率就与主持人无关,  .P=\frac{1}{3}

然后计算改变选择中奖的概率:

会有以下三种情况:
 

                 A(车)            B(羊)            C(羊)
                 指定             主持人               换
                  换               指定             主持人
                  换             主持人               指定

显然,改变选择中奖的概率  P=\frac{2}{3}  。

所以,改变选择中奖的概率更大一些。

思考

如果是四扇门呢?

情况较多,以下只列出指定车和指定羊的一种情况:

      A(车)      B(羊)      C(羊)      D(羊)
         指定       主持人         换 
         指定       主持人 

          换 

           换         指定       主持人

          

                 指定       主持人          换


指定车时,主持人可选B,C,D,共有2*3=6种情况。指定羊时,共有2*3*2=12种情况。

P=\frac{3\times 2}{2\times 3+2\times 3\times 2}=\frac{1}{3}> \frac{1}{4}    (此处有误,请看后面的更新

仍然是换的中奖率大。

实际上,由于主持人不会打开藏有汽车的门,就相当于帮我们排除了一个选项,无论有多少扇门,选择换的中奖率总是要大一些。

 

更新

感谢指正,之前的四门算错了,这里列出全部可能结果(改变选择):

编号A(车)B(羊)C(羊)D(羊)中奖
1   指定 主持人  换  
2   指定 主持人   换 
3   指定 换   主持人  
4   指定    主持人  换 
5   指定  换   主持人 
6   指定    换  主持人 
7   换  指定   主持人   √
8   指定   主持人  换 
9   换  指定   主持人  √
10   指定   换  主持人  
11   换    指定  主持人 √
12    换   指定  主持人 
13   换  主持人   指定  √
14   主持人   指定   换 
15   换  主持人    指定  √
16   主持人    换   指定 
17   换    主持人   指定  √
18    换   主持人   指定 

       这里有一个问题,第一次选车的概率是1/4,选羊的概率是3/4。但是由于主持人不会选放有车的那扇门,导致第一次选车有6种不同的结果(均不中奖),第一次选羊有12种不同的结果(有6种中奖)。所以每种结果的概率并不是全部相等的,不能直接6/(6+12)来算。

       正确计算应该是

      P=\frac{1}{4} \times 0 + \frac{3}{4} \times \frac{6}{12} = \frac{3}{8} > \frac{1}{4}

       如果是N扇门,不改变选择中奖的概率是\frac{1}{N},改变选择中奖的概率是

     P=\frac{1}{N} \times 0 + \frac{N-1}{N} \times \frac{1}{N-2} = \frac{N-1}{N \times (N-2)} > \frac{1}{N}

      中奖的概率依旧是改变选择大一些。

这篇关于深入浅出 “三门问题”的文章就介绍到这儿,希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助!



http://www.chinasem.cn/article/2301

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