或然率与赌博 江銘輝 五夢網
自然界中发生的所有现象,按发生的可能性,有三种:
一种是必然发生的现象,例如:在一标准气压下水在10OOC会沸腾、黄金丢在水中会下沉,这种现象称为必然现象,一种是根本不可能会发生的现象,例如人在一般大气下能举1000公金的物体、钢铁在常温下会熔化,这些现象称为不可能发生现象。还有一种是在一定条件下可能会发生,也可能不会发生。例如,抛出一枚质量均匀的硬币,落地后正面可能朝上也可能朝下,向目标射击一枪,它可能击中目标也可能未击中目标,这种现象称为随机现象。而或然率主要研究随机现象中,出现的可能性。如今或然率已是研究随机事件,数量规律的一门数学,它与实际生活有着密切的联系,并在自然科学、技术科学、社会科学、军事和工、农业有着广泛的应用。
一、或然率的起源
意大利数学家兼医生卡丹喜欢赌博,在赌博时经常研究输赢的方法。卡丹曾这样说:把两颗骰子掷出,以每个骰子出现的点数之和作为赌注,则押7最好。现在来看,这个想法很易理解,但在卡丹的时代,应该说是很杰出的思想。实际上这个思想是或然率的萌芽。
或然率起源于赌博是无庸致疑地,这有二个传说,但无论那一种,都与帕斯卡尔及德.梅雷有关,此二种传说如下:
1. 十七世纪的路易王朝时代,法国有一位贵族,名叫德.梅雷(Chevalier de Méré)。有一次他到宫廷的赌场去赌钱,赌桌上正在玩着掷骰子游戏。他们的赌法是:两个骰子连续投掷24次,看看究竟是至少会出现一次「双么」呢?还是根本不会出现。德.梅雷毫不迟疑地一再押至少会出现一次的这一方。因为他想:两颗骰子投掷一次时,出现「单么」的或然率是三十六分之一;所以两个骰子连掷二十四次出现双么的或然率是三十六分之二十四,就是三分之二。如果押在会出现的一方,一定是稳操胜算。
可是,长时间赌博下来,梅雷的口袋愈来愈轻,最后输光了。想不出原因的梅雷于是写信向数学家帕斯卡尔请教。
帕斯卡尔为了解决这个难题,又和数学家费尔马交换意见;由于两个人的讨论研究,就这样地建立了或然率的理论基础。所以我们说「赌博是或然率之母」,一点也不为过。其实:
两个骰子连掷二十四次,至少出现一次「双么」的或然率,也就是用一来减去投掷二十四次中连一次「双么」也不出现的或然率:
1-(1-1/36)24=0.4913
比50%少一点,难怪德.梅雷赢不了这场赌博。
2.另一种传说如下:
1651年夏天,帕斯卡尔在前往浦挨托镇的旅行途中,偶然遇到了好朋友--贵族的公子哥儿--梅雷。
梅雷经常进出于赌场,为了消磨旅途中寂寞的时间,他大谈「赌博经」,并提出了一个十分有趣的「分赌注」问题,向帕斯卡尔求教。问题是这样的:
有一次,梅雷和赌友赌骰子,双方各押赌注32枚金币。谁先掷出三次6点,就算赢了对方,可以得到全部赌注。
赌博进行一段时间后,梅雷已经掷出两次6点,而赌友只掷出一次6点。二人因为各有要事,中断了赌博,由于赌金分配的问题,两人出现了分歧。
赌友说,他要是再掷出两次6点,或者梅雷再掷出一次 6点就算赢,所以他有权分得梅雷的一半:即梅雷分64个金币的2/3,自己分64个金币的1/3。
梅雷则认为分配不合理,他应该分得64个金币的3/4, 赌友只能分得64个金币的1/4。
究竟两个人所说的,谁对呢?
梅雷提出的「分赌注」的问题,把帕斯卡尔难住了。他一直想了2、3年,到了1654年他写信给好友费马,两人展开了热烈的讨论,结果两人一致认为: 梅雷的分法是对的,他应得64个金币的3/4,赌友应得64个金币的1/4。
荷兰的数学家惠更斯得到此消息,也参加了他们的讨论。并把讨论结果写成一本书,叫做 《论赌博中的计算》 (1657),这是或然率的最早一部著作。于是一个新的数学分支--或然率登上了数学的舞台。
台湾将来可能会允许赌场的开设,也许阁下将来也会到赌场一游,不管阁下对赌博的态度如何,了解一些赌博与或然率的常识,应该有益的,现在我们将它介绍如下:
1.轮盘(Roulette)
图:轮盘共有38个数字,黑、红个18个数字,绿色有2个数字。
很多人可能从未完过轮盘,或只完过几次,不过对轮盘大家应该耳熟能详。我们现在讨论它与数字期望值的关系。在赌博中,期望值的定义是:每次下注,可能赢得的钱。假若你用1元押轮盘上某一个号码,获胜机率是1比38,若赢赌场赔你35元,输的机率是37比38,损失1元。则期望值是:
期望值= 1/38(35)+37/38(-1)=-1/19
每次以一元为赌资你的期望值是-1/19元,也就是说每次损失-1/19元,当然是有利庄家。
如果你使用赌场提供的另一种赌法,即选择赌色彩(红色或黑色),不赌号码。在18格红色,18格黑色,以一元对赌,赢得一元,失亦损失一元。但你要注意有二格(0和00)是绿色。期望值是:
期望值= 18/38(1)+20/38(-1)=-1/19,仍然是-1/19元。
2.扑克(Poker)
图:传统上将扑克俗称为梭哈,梭哈是英文Show Hand的音译。Show Hand是Five Card Stud的别名。。玩家在游戏过程中有增加注码和退出的机会,换着简单说,玩家要有机会能够偷鸡(Bluff),才能算是扑克。像是二十一点、百家乐、桥牌等常见的使用扑克牌的游戏不属于扑克。
扑克牌的玩法有好几种,在赌场上较常看到有21点、扑克(梭哈;Show Hand),梭哈的玩法是参加游戏者每人分5张扑克牌,然后从五张的数字及发色来决定究竟赢或输。但在梭哈,为什么「同花顺」最大,「四大金刚」次之,「同花」比「顺仔」大,「顺仔」比「三条大」呢?
原来一手牌(5张扑克牌)的好或坏是基于它发生的或然率,牌愈好,发生的或然率愈低。下表是它们发生的或然率。
3. 骰子
除了上述的二颗骰子掷36次的玩法外,我们再介绍将N颗骰子掷一次同时出现相同数字的或然率,譬如将10颗骰子掷下,同时出现2的或然率?N颗骰子掷下,同时出现2的或然率等于掷骰子N次都出现2的或然率。为了证明的方便,我们采取后者。首先掷第1颗骰子,出现2的或然率是1/6。接着掷第2颗骰子,出现2的或然率也是1/6,掷第1颗及第2颗骰子同时出现2的或然率是:
1/6x1/6=1/36
连掷10次出现2的或然率是:
1/6x1/6x1/6x1/6x1/6x1/6x1/6x1/6x1/6x1/6=(//6)10
计算结果是1/60466176,即6千零46萬6千1百76分之一。换句话说,10秒一次掷10颗骰子,1分钟6次,1小时掷360次,1年365天才掷15万3千6百次,也就是说每天不吃、不喝、不睡觉,要393.6年才保证出现1次。因此,我们不要以为1颗骰子出现2并不稀奇,多掷几次,10颗骰子要同时出现2并不困难,实际上,终其一生也很难碰到。
4.掷铜板
传说中,古时候有一位国王要出征,为了要鼓励士气,而在神明面前抛100个铜板,结果,士气大振,所向披靡,战果辉煌。
1个铜板出现正面的或然率是1/2,那么100个铜板要同时出现正面的或然率是:
(1/2)100
这是小数点以下10个零的数目,面对机率这么小的数目,即使地球上所有的人各持100个铜板,花上百年,也没有人会掷出全部是正面的铜板。所以国王所抛的铜板,为了要鼓励士气,特别制成双面都是正面的铜板。
表:2至30个铜板同时掷出正面的或然率
5.生日问题:
上面所述都是和赌博有关的或然率,现在我们介绍与日常生活有关的或然率。
当我们考上高中,欢欢喜喜入学时,发现在班上40位同学,居然有同月同日生的同学,打听别班同学,亦有相同情况,心里非常惊讶。其实这并没有什么稀奇,一般人以为生日相同的巧合机会很小。但实际上并非如此。我们来计算就可证明。一年有365天,就是有365种可能。那么1班40人生日都不重复的或然率是:
……=0.11
也就是说,40个人当中,生日不重复的或然率只有0.11,生日重复的达0.89(1-0.11)。
附表是一班人数20〜60人,生日相同的或然率,从附表中我们看到,一班40人生日相同的或然率是89%,50人是97%,至于60人则达到99%。这个数目另人惊讶。所以一班数十人中,如果碰上相同生日的同学,是必然的,不是巧合。
6. 两颗骰子掷出,以每个骰子出现的点数之和作为赌注,则押7最好。
这是文章开始就提到的问题,它总共出现得的情况共有36种,如下:
出现点数
|
出现情况
|
出现点数
|
出现情况
|
出现点数
|
出现情况
|
出现点数
|
出现情况
|
2
|
(1,1)
|
6
|
(2,4)
|
5
|
(4,1)
|
9
|
(5,4)
|
3
|
(1,2)
|
7
|
(2,5)
|
6
|
(4,2)
|
10
|
(5,5)
|
4
|
(1,3)
|
8
|
(2,6)
|
7
|
(4,3)
|
11
|
(5,6)
|
6
|
(1,4)
|
4
|
(3,1)
|
8
|
(4,4)
|
7
|
(6,1)
|
5
|
(1,5)
|
5
|
(3,2)
|
9
|
(4,5)
|
8
|
(6,2)
|
7
|
(1,6)
|
6
|
(3,3)
|
10
|
(4,6)
|
9
|
(6,3)
|
3
|
(2,1)
|
7
|
(3,4)
|
6
|
(5,1)
|
10
|
(6,4)
|
4
|
(2,2)
|
8
|
(3,5)
|
7
|
(5,2)
|
11
|
(6,5)
|
5
|
(2,3)
|
9
|
(3,6)
|
8
|
(5,3)
|
12
|
(6,6)
|
表:掷二颗骰子,出现的点数和
从表中我们得到以下的事实,进一步推论,押7是最有利的。当然赌场老板也知道这种状况,因此赌法也会有变化。
数字和为2,共1组。
数字和为3,共2组。
数字和为4,共3组。
数字和为5,共4组。
数字和为6,共5组。
数字和为7,共6组。
数字和为8,共5组。
数字和为9,共4组。
数字和为10,共3组。
数字和为11,共2组。
数字和为12,共1组。