概率題的二三事(1)——「墊子」理論和「汽車山羊」問題

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圖片來源|網(wǎng)絡(luò)
1.「墊子」理論和「汽車山羊」問題
2.概率的本質(zhì)就是「擲硬幣」「擲骰子」
封面圖片來源:https://www.pexels.com/zh-cn/photo/669622/
「概率題」一直以來都是「數(shù)量關(guān)系」板塊的「大殺器」,基本上此類題一出現(xiàn),正確率就奔著40%往下走,甚至有些條件極為簡單的概率題,大部分考生都會(huì)做錯(cuò),所以想要沖擊高分,理解「概率」的本質(zhì)非常重要。
本系列的目的在于幫助大家理解「概率」,通過種種技巧來解析公考中的「概率類」難題。

一、「墊子」理論和「汽車山羊」問題
在深入認(rèn)識(shí)「概率」之前,先看兩個(gè)問題。
問題1:「墊子」理論

圖片來源:DNF主播「旭旭寶寶」直播間截圖
某游戲的武器有「強(qiáng)化」功能,「強(qiáng)化等級(jí)」越高,失敗概率越大。假設(shè)武器從「+13」強(qiáng)化到「+14」的成功率是10%。
一游戲主播首先將10把「+13」的垃圾武器」(俗稱「墊子」)強(qiáng)化失敗,那么他接下來強(qiáng)化這把「+13」的好武器時(shí),成功率是10%,還是比10%要高?
問題2:「汽車山羊」問題

一個(gè)節(jié)目有三扇關(guān)閉了的門,其中一扇門后面為汽車,另外兩扇門后面則各有一只山羊。當(dāng)參賽者選定了一扇門,但未去開啟它的時(shí)候,節(jié)目主持人開啟剩下兩扇門的其中一扇,露出其中一只山羊。
此時(shí)參賽者如果換另一扇仍然關(guān)上的門,是否會(huì)增加贏得汽車的機(jī)率?

答案分別為:
1.10%
2.會(huì),從1/3增加到2/3。
之所以用這兩道題作為本系列的開篇,其原因是「墊子」理論和「汽車山羊」問題反映了「概率題很難」的本質(zhì),那就是「反直覺」。
理解了這一點(diǎn)之后,在做「概率題」時(shí)就能明白「理性」比「感覺」重要的多,甚至可以說大部分正確率較低的「概率題」,都帶有「反直覺」要素。

二、概率的本質(zhì)就是「擲硬幣」「擲骰子」
很多小伙伴一想到「概率」就頭大,什么「條件概率」「獨(dú)立事件」「互斥性」等名詞以及種種復(fù)雜的公式,但其實(shí)在公考層面上完全不用考慮那么多,所有公考的「概率題」其本質(zhì)上就是一句話:
擲硬幣,正反面概率都是1/2
或者:
擲骰子,1~6點(diǎn)的概率都是1/6
所有的概率題,本質(zhì)上都是「擲硬幣」或「擲骰子」,無非是擲的花樣比較多,擲的過程比較復(fù)雜罷了。
在實(shí)際的解題過程中,我們可以把看似復(fù)雜的概率簡化成「擲硬幣」「擲骰子」,用「擲幾次,必然得到XX結(jié)果」來建立一個(gè)簡單的模型,比如「擲硬幣2次,必然1次正面1次反面」或「擲骰子6次,必然1~6點(diǎn)各出現(xiàn)1次」。
回到上面兩道題。
問題1:
只要「強(qiáng)化成功」的概率是10%,無論前10次強(qiáng)化是什么效果,全部成功也好,全部失敗也罷,第11次強(qiáng)化的成功率都是10%。
有小伙伴可能就說了,理論上來說,我強(qiáng)化10次武器應(yīng)該是9次失敗1次成功,現(xiàn)在連續(xù)10次失敗了,下一次成功的概率應(yīng)當(dāng)高一些呀?
——這種想法很樸素,看上去也很現(xiàn)實(shí),但是「概率」就是這樣,正確的結(jié)果往往是「反直覺」的。
只要游戲公司沒有暗改成功率或者使用「偽隨機(jī)」策略,那第11次的強(qiáng)化成功率和前10次一樣,一定都是10%。
那么,如何用最直觀的方法解釋「墊子理論不成立」呢?很簡單,我們建立一個(gè)最簡單的模型即可。
把「10%的強(qiáng)化成功率」簡化成「一次強(qiáng)化10把,必然是1把成功9把失敗」,那么結(jié)果就是:
同時(shí)打包強(qiáng)化10把武器,1把成功,9把失敗,但是我不知道會(huì)成功哪一把。
所以這里就很好理解了。
如果你「1次強(qiáng)化1把武器」,那么前面的強(qiáng)化結(jié)果顯然對(duì)后面沒什么影響,所有的強(qiáng)化過程都是相互獨(dú)立的,所以成功概率為10%。
如果你「1次強(qiáng)化10把武器」,可以保證有1把成功,但你不知道是哪一把。由于好武器只有1把,而總共有10把武器,「強(qiáng)化成功」這個(gè)事件落到「好武器」的概率還是10%。
因此,只要概率固定,那無論用「墊子」還是用什么其他「玄學(xué)」,結(jié)果都是固定的。
那為什么游戲主播都喜歡玩各種「玄學(xué)」呢?除了強(qiáng)化武器的「墊子」,還有在特定地點(diǎn)抽游戲角色,口中念念有詞來預(yù)測下一條龍的屬性……很簡單,那當(dāng)然就是「節(jié)目效果」啦!
主播需要觀眾人氣,觀眾需要看的開心,「節(jié)目效果」好的主播才更容易火,所以對(duì)于「玄學(xué)」,大家看個(gè)樂子就行。
問題2:
很多小伙伴都在最初接觸這道題時(shí)產(chǎn)生疑惑,因?yàn)樽约翰恢雷畛踹x的是不是汽車,為什么換個(gè)門后,選中汽車的概率就那么高?
——其實(shí),秘密就在于「換門」這個(gè)動(dòng)作,把問題的本質(zhì)改變了。
一開始參賽者在「2羊1車」中隨機(jī)選一個(gè),隨機(jī)選到車的概率當(dāng)然是1/3。我們可以理解為「選擇3次,2次選到羊,1次選到車」。
而「換門」前主持人的提示,實(shí)際上是一種人為干預(yù)概率的事情,因?yàn)橹鞒秩艘欢ㄖ榔渌?個(gè)門的后面是什么。
所以我們最簡單的方法,就是簡化模型,把所有的可能都列出來,然后用「選到汽車」的次數(shù)除以所有情況的總次數(shù)即可。
我們可以建立一個(gè)「汽車、羊1、羊2」的模型,那么「選門→主持人開門→換門」的所有情況為:
選汽車,開門必定為羊,換門為羊(結(jié)果:羊)
選羊1,開門必定為羊2,換門汽車(結(jié)果:汽車)
選羊2,開門必定為羊1,換門汽車(結(jié)果:汽車)
通過列出所有可能后,我們不難發(fā)現(xiàn),無論最初選了什么,結(jié)果都是鎖死的,都只有一種可能(選汽車的話,主持人開門羊1和羊2沒區(qū)別),即:
選了汽車,換門結(jié)果一定為羊
選了羊,換門結(jié)果一定為汽車
由于選擇「不換門」則「3次中有2次選到羊,1次選到車」,而「換門」則結(jié)果恰恰相反,因此「換門選到汽車」的概率就是2÷3=2/3,「換門」結(jié)果對(duì)參賽者有利。
這個(gè)問題的「反直覺」之處就在于「節(jié)目主持人開啟剩下兩扇門的其中一扇,露出其中一只山羊」這句話,看似是主持人「二選一」,但實(shí)際上在參賽者選擇后結(jié)果已鎖定,主持人沒得選,所以「換門」是正確的做法。

總結(jié):
「墊子」理論和「汽車山羊」問題是和「概率」有關(guān)的兩個(gè)經(jīng)典話題。可以看出,哪怕是很簡單的環(huán)境,「概率」也往往顯得特別反直覺,所以在行測考場上才會(huì)有這么低的正確率。
作為考生,我們一定要理解這種「反直覺」的特點(diǎn),學(xué)會(huì)用「擲硬幣」「擲骰子」的方法建立簡單模型,從而以不變應(yīng)萬變,解決此類難題。