三门问题正确答案。14亿人竟99%的人都错了。一个脑筋急转弯竟在抖音炸出13亿跟风文盲。

三门问题正确答案。14亿人竟99%的人都错了。一个脑筋急转弯竟在抖音炸出13亿跟风文盲。

三门问题——亦称为蒙提霍尔问题,出自美国的电视游戏节目Let’s Make a Deal。问题的名字来自该节目的主持人蒙提·霍尔(Monty Hall。问题是这样的:

参赛者面前有三扇关闭着的门,其中一扇的后面是一辆汽车,选中后面有车的那扇门就可以赢得该汽车,
而另外两扇门后面则各藏有一只山羊。当参赛者选定了一扇门,但未去开启它的时候,主持人会开启剩
下两扇门中的一扇,露出其中一只山羊。主持人其后会问参赛者要不要更换选择,选另一扇仍然关着的门。

这个脑筋急转弯按直觉来应该是换门以后赢得概率大,更符合大众直觉,反而是不换门,概率相等是不符合直觉的。(毕竟解法一都能理解,而且抖音上的大部分人都认为是换门概率更大)其实不然。

网上所谓的正确结果是换门后概率变大,即换门2/3,不换门1/3,给出的证明是用贝叶斯公式计算得到的(当然也有其他解法),其实这种解法是错误的,下面将先把正反观点的解法给出,然后提出哪里错了。

认为答案是2/3

  1. 对于初始状态,选中一个门,是车门的概率是1/3。如果选择不换,即使后面主持人告诉你哪一扇门是羊门,对初始选择没有变化,相当于你选择一扇门后,不让你换门,给你揭开谜底。此时不换的概率是1/3,换门的概率是2/3。相当的符合直觉。一般情况下都觉得这个解法很符合直觉,很对。

    这种解法是没有考虑主持人给出一个羊门的条件的,这样考虑问题就使问题退化了,如果选择不换门,就变得等价于三个门选一个,选中车的概率。(这样好像是没问题的,但是,这是在多次重复实验下是没问题的,单次实验是有问题的)

  2. 贝叶斯公式求解

    三门问题(Monty Hall problem)背后的贝叶斯理论_七元权的博客-CSDN博客

    A: 汽车在“门A”后面
    B: 汽车在“门B”后面 
    C: 汽车在“门C”后面 
    最开始,每个门后面有汽车的概率是 1/3。现在,您选择保持原始选择(假设选择了门A)。 假设主持人选择了门B作为羊门,在这个情况下,我们可以用条件概率来计算: P(A|!B) 表示在主持人选择了羊门B后,汽车在A门后面的概率。使用贝叶斯定理: P(A|!B) = P(!B|A) * P(A) / P(!B) 其中, P(!B|A) 是在汽车在A门后面的情况下,主持人选择了B门作为羊门的概率。P(!B|A) = 1/2,当A是车时,1/2概率选择B,1/2概率选择C。P(!B|C) = 1,当C是车时,一定选择B。P(A) 是最初选择汽车在A门后面的概率,即 1/3。 P(!B)=1/2 表示主持人选择了B为羊门的概率。因为如果是车羊羊,此时!B概率为1/3*1/2,如果是羊车羊,此时!B概率为0,如果是洋洋车!B概率是1/3.所以P(!B)=1/6+1/3=1/2. 所以, P(A|!B) = P(!B|A) * P(A) / P(!B) = (1/2)* (1/3) / (1/2) = 1/3P(C|!B) = P(!B|C) * P(C) / P(!B) = (1)* (1/3) / (1/2) = 2/3这意味着在主持人选择了羊门B后,汽车在A门后面的概率是 1/3。 同理,当主持人选择C门是羊门时概率和这个一样。

    看似严谨正确,实际上默认将问题当成了多次重复实验下的概率。这点是此题的关键。

认为答案是1/2

  1. 假如,在主持人打开一扇门后,新来一个参赛者,他面对剩下的两扇门做随机选择,显然,在此时,只能是车羊羊,羊羊车,两种,每种都是1/2。他选A门是车的概率显然是50%。(此时,两个参赛者状态完全相同,但求得不同的答案,究竟是为什么呢?)

  2. 三个理性人

    同样是三门游戏,这次有三个参与者甲乙丙,他们每人选择一扇门。这是主持人打开了丙的门,告诉他,你的是羊。然后问甲乙是不是要换门,甲和乙都想得到车,都是知道三门问题答案的理性成年人,自然也想到 换一个门有2/3的机会得到车,于是甲换到乙门,乙换到甲门。然后,同时发觉是不是哪里搞错了,于是面面相觑,由理性人变成了二师兄。

    (由反证法可得,概率并不是2/3)

  3. 贝叶斯公式,和上面证明是2/3的很像,不过此时是在一次特定的事件中,p(!B)=1.(这是关键)

​ P(A|!B) =P(A&!B)/ P(!B) = 1* (1/2) /1 = 1/2;

结论

公说公有理,婆说婆有理。究竟是怎么回事呢?

其实这个问题的关键在于统计学概率和单次概率的问题。

证明是2/3时,全都是在重复样本的基础上计算的,所以用随机化算法模拟的话,答案是2/3;

证明答案是1/2,是在单次样本的基础上,所以会有无懈可击的思维实验和反证法。

为什么单次事件的概率和重复事件的概率是不同的呢,因为它不是独立的,可以举个例子看一下

(假设现在有一个车羊羊,一个羊车羊,羊羊车。假如参赛者选择第一个门,第一次实验主持人说第二个门是羊,那么有1/2的概率是羊羊车,1/2概率是车羊羊,假设此时是车羊羊,当进行第二次实验时,此时无论主持人打开哪扇门,都是换门必赢。假设第一次实验时是羊羊车,概率是不同的。第二次实验的概率是受第一次实验结果影响的,所以不是独立事件。)

因此证明单次实验答案是1/2,重复实验答案是2/3。

对于参赛者而言,只有一次特定机会,所以此时概率是1/2。在单次概率来看,换不换都一样,但是因为统计概率是2/3,换的话更优,
但是可以用上面三个理性人的思维实验来反证换不是最优


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