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如何理解概率

这个具有挑战性的数学领域可能难以掌握

Avery Hurt
作者:Avery Hurt
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图片来源:SimoneN/Shutterstock

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早在 20 世纪 70 年代,由蒙蒂·霍尔主持的流行电视游戏节目《Let’s Make a Deal》成为了一个经典概率问题的意外代言人——现在人们通常称之为蒙蒂·霍尔问题

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在该节目最著名的版本中,参赛者有三个门可以选择。一扇门后面是一辆豪华跑车。另外两扇门后面则不是那么吸引人:一只山羊。一旦参赛者做出选择,霍尔就会打开一扇他知道有山羊的未被选中的门。这样就剩下两扇未打开的门,一扇有山羊,一扇有车。然后就到了关键问题:“你还想要第一扇门后面的东西吗?还是你想换成另一扇未打开的门?”

你会坚持你最初的选择吗?大多数人会,但这就是你为什么应该重新考虑的原因。在霍尔打开门之前,你赢得汽车的几率为 1/3。但现在只有两扇门可供选择。显而易见,你现在有 50/50 的几率,所以选择哪扇门似乎无关紧要。然而,实际上,如果你换门,你赢得那辆耗油的车的几率要大得多。你最初选择的门仍然有 1/3 的几率是赢家;剩下的门有 2/3 的几率。

简而言之,赔率改变了。如果你不明白为什么会这样——或者如果整个讨论让你头疼欲裂——别感到难过。令人惊讶的是,许多数学家,包括备受尊敬的保罗·埃尔德什,都被这个问题难倒了。(如果你有兴趣了解一个快速而粗略的解释,你可以在这里找到。)

但在你离开之前,让我们谈谈为什么这个问题,以及大多数与概率有关的其他事情,对我们中的一些人来说如此难以理解。赔率可能会让你感觉好一点。

归咎于进化

进化带我们走得很远,但它并没有让我们准备好在酒吧玩骰子或在游戏节目中大获全胜。

盖洛德大学统计学家和数学教授,美国统计协会顾问雷吉娜·努佐(Regina Nuzzo)解释说,概率本身并不直观。“我们擅长计数,比如对我们构成直接威胁的事物,或者回顾历史并计算某事发生的次数。我们不擅长对可能发生的事情进行思想实验。我们的大脑根本就没有为概率而生。”

20 世纪 70 年代,以色列心理学家阿莫斯·特沃斯基(Amos Tversky)和丹尼尔·卡尼曼(Daniel Kahneman)的诺贝尔奖得主研究表明,某些心理偏见和人类思维的怪癖使我们不擅长处理概率,导致许多人认为我们不如放弃并学会接受我们得到的山羊。

但伯克利大学研究数学学习的认知科学家多尔·亚伯拉罕森(Dor Abrahamson)想知道特沃斯基和卡尼曼是否可能忽略了重点。“难道我们都以同样的方式犯错,这一点不值得我们思考吗?”亚伯拉罕森继续表明,我们确实对这些事情有直觉——这取决于我们如何思考问题。

并不像你想象的那么错

以抛硬币为例。如果一枚硬币连续抛了三次都是正面朝上,那么第四次抛出相同结果的几率是多少?大多数人觉得几率很低,但实际上是 50/50。我们对这个问题的直觉似乎并不好。

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但是亚伯拉罕森让我们仔细看看那些抛硬币的结果。

我们称正面为 H,反面为 T。大多数人倾向于认为,在一系列四次抛掷中,HTHT 的结果比 HHHH 的结果更可能出现,但实际上它们出现的几率是相同的。每次抛硬币时,出现正面和反面的几率是均等的。正如亚伯拉罕森所说:“硬币没有记忆。”

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然而,如果你将 HTHT 模式视为更通用的 2H2T 模式,而不是 HTHT,那么你说它比 HHHH 更可能出现,这是完全正确的(实际上是六倍)。这是因为有两种组合方式可以得到两个正面和两个反面,而只有一种组合方式可以得到全部正面。

如果你不介意结果的顺序,那么你最初的答案是正确的。但顺序确实很重要。当你声称 HTHT 更可能时,你并非完全错误,你只是从不同的角度看待问题——将其视为在所有正面和正面与反面的混合之间进行选择,而不是在所有正面和正面与反面的特定顺序之间进行选择。

理解概率在各种方面都至关重要,从理解天气预报到评估 COVID-19 风险。但知道我们常见的错误是由于我们对问题的概念化方式(而不是因为我们愚蠢)造成的,可以使应对这个具有挑战性的数学领域变得不那么令人生畏。

  • Avery Hurt

    Avery Hurt

    Avery Hurt 是一位自由科学记者,经常为 Discover Magazine 撰稿,报道神经科学、昆虫和微生物等主题的科学研究。

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