如何用数学概率知识击败皇妃,赢得一场转轮游戏?

如何用数学概率知识击败皇妃,赢得一场转轮游戏?

首页角色扮演我要当皇妃更新时间:2024-05-01

为方便大家理解,文章采用动图展示,稍等几秒即可加载。

话说有一天你穿越到了古代后宫,被一位长得沉鱼落雁的皇妃给看上了,她想给你生个宝宝。

但英俊潇洒年少轻狂的你,却只爱江山不爱美人。

于是皇妃决定跟你玩个游戏,如果你赢了,她就不再纠缠你,放你笑傲江湖。

但是如果你输了,就只能跟她成亲,今生不能再碰其她红颜。

这里要提醒你,这是一个有可能挑战你认知的游戏,接下来你一定要认真思考,勇敢面对。

规则是这样的。

这把水枪的六个弹仓里装有一颗水珠,也就是说,总共六个弹仓,其中一个有水珠,五个是空仓。

你和皇妃轮流朝自己发射,谁先被打出的水珠击中谁就认输。

第一轮由皇妃先朝自己发射,结果是空枪。

现在轮到你了,你可以直接发射,也可以重新旋转一下弹仓再发射。

那么你该不该转呢?

这个不用考虑,肯定应该转,因为旋转之后你打出水珠的概率只有1/6。

如果你不转直接发射,刚才皇妃已经排除了一个空仓,那么你打出水珠的概率更高,是1/5。

现在开始,游戏逐渐进入烧脑阶段,请你冷静思考。

假设皇妃是个急性子,她觉得这样太慢了,为了更快分出胜负,她要求往弹仓里多加一颗水珠,现在六个弹仓里共有两颗水珠。

第二轮还是由皇妃先朝自己发射,又是空枪。

现在又轮到你了,那么这次你应该直接发射呢,还是应该旋转一下弹仓再发射?

这时你可能会想,如果直接发射,六个弹仓皇妃已经排除了一个空仓,你打出水珠的概率是2/5。

而旋转之后你打出水珠的概率是2/6,比直接发射的概率要小,所以应该转。

那么,问题真的是这样吗?

现在船长告诉你,如果你是这样想的,你就错了。

我们先把不旋转直接发射的结果全部都排列出来。

如果皇妃首先射出的位置在1号位,那么轮到你的时候就在2号位,射出的就是空枪。

如果皇妃首先射出的位置在2号位,那么轮到你的时候就在3号位,同样是空枪。

如果皇妃首先射出的位置在3号位,那么轮到你的时候就在4号位,还是空枪。

最后,只有当皇妃射出的位置在4号位的情况下,你接下来才会打出水珠,所以不转打出水珠的概率只有1/4。

但如果你旋转弹仓,你打出水珠的概率就是2/6,这比不转的概率更高,所以你这次不应该转。

接下来皇妃还是觉得慢,她要求再往弹仓里加一颗水珠,现在六个弹仓里共有三颗水珠。

第三轮还是由皇妃先来,她仍然打出了空枪。

那么这一次,你是该直接发射呢,还是旋转后再发射?

计算方法跟第二轮一样,如果直接发射,共有三种情况。

皇妃发射的空枪分别可能在1号位、2号位、还有3号位。

其中只有在3号位的时候,你继续发射才会打出水珠,概率是1/3。

这同样小于旋转弹仓后再发射的3/6,所以你这次还是不应该转,应该直接发射。

第四轮就更上头了,皇妃直接把水珠数量加到了四颗,这是不是有点不得到你,不做不休的意思。

你和皇妃,进入终极对决。

第四轮还是由皇妃先来,依旧是空枪。

还是那个问题,现在你是该直接发射,还是旋转之后再发射?

现在直接发射就只剩下两种情况,皇妃发射的空枪在1号位,那么轮到你的时候就在2号位,躲过一劫。

但如果皇妃发射的空枪在2号位,你继续发射就会打出水珠,所以概率是1/2。

但如果你旋转水仓,打出水珠的概率是4/6,这仍然大于不旋转的1/2。

所以即便是弹仓里有四颗水珠,你还是不应该旋转。

由此我们可以看到,在对手先发射的情况下。

如果弹仓里只有一颗水珠,轮到你的时候就应该先旋转一下再发射,那你不被击中的概率就更大。

如果弹仓里有两颗及两颗以上水珠的时候,你就应该坚持每次都不转,那你不被击中的概率 才会更大。

这个游戏涉及到概率、统计、拓扑、泛函分析和抽象代数等我们平常不容易使用到的数学知识,通常会在经济、商业竞争、世界格局的博弈中左右其重要决策。

最后请整理思绪,我们再拿最简单的,两颗水珠的情况来举个例,看看问题到底出在哪?

总共六个弹仓,其中两个有水珠,四个是空仓。

当皇妃发射空枪之后你一定会认为,皇妃先排除了一个空仓,剩下三个空仓,水珠还是两颗,所以你打出水珠的可能就是2/5。

但实际上你忽略了一个问题,当皇妃打出空枪之后,对于你来说不止是排除了一个空仓,同时也排除了一颗水珠。

因为不管皇妃排除的是哪个空仓,你接下来都不会打出这里这颗水珠,因为第一颗水珠挡在它的前面。

六个弹仓已去其二,这就是为什么经过排列计算后,你被击中的概率只有1/4,而不是你认为的2/5。

怎么样,这看起来是不是有点不走寻常路,跟之前我们探讨过的“三门问题”有些相似,感兴趣的朋友可以去主页翻出来看看。

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