汽車與山羊問題的程序模擬

上節離散數學課上,郭老師拋出了經典的汽車與山羊問題The Monty Hall Problem )。比起那些令人摸不着頭腦的解釋,我更想知道實際的情況會是什麼樣子。於是想到用程序來模擬現場,看看結果如何。於是在接下來的計算機網絡安全公選課上在桌面上鼓搗起javascript。

 


 

問題介紹

1990年,美國《Parade》雜誌“Ask Marilyn”專欄的主持人瑪莉蓮·莎凡 收到了一名讀者的提問:假設你正在參加一個遊戲節目,你被要求在三扇門中選擇一扇。其中一扇後面有一輛汽車,其餘兩扇後面則是山羊。你選擇了一扇門,假設是1號門,然後知道門後面有什麼的主持人開啓了另一扇後面有山羊的門,假設是3號門。他然後問你:“你想選擇2 號門嗎?”那麼,你是否應該改變原來的選擇呢?

這個問題源自美國電視娛樂節目“讓我們做個交易”(Let’s Make a Deal),後來被冠以節目主持人的名字:蒙提·霍爾問題,也被稱爲“汽車與山羊問題”。瑪莉蓮的智商爲228,是智商的吉尼斯記錄保持者,她主持的節目因很受讀者歡迎。她對這一問題的解答是應該換,因爲換了之後有2/3的概率贏得汽車,不換的話概率只有1/3。

她的這一解答引來了幾千封讀者信件,其中反對者達九成。大部分讀者認爲這個答案太荒唐了。有人甚至說,如果這個解答代表了美國人的智力,那美國就沒希望了。因爲直覺告訴人們,既然參賽者是從三扇門中任選一扇,那麼一開始選中汽車的概率是1/3。當主持人打開了有山羊的3號門後,那麼1號門和2號門後有汽車的概率就都變成了1/2,完全沒有必要改變原來的選擇。

瑪麗蓮在接下來的二期專欄中對她的結論給予了開玩笑式的解釋:假如當主持人打開那個有山羊的門後,有外星人忽然來到臺上選。他在能選的兩個門中任選一個,有車的概率確實都是50%。但你不是剛到,你有優勢,因爲主持人幫助過你了,他爲你在其餘兩個門中作了預選。你換了後,概率就由三分之一提高到三分之二了。

但反對者更多了。其中包括全國健康機構的統計學家,國防情報中心的副主任,著名的美籍匈牙利數學家保羅·埃爾笛希(Paul Erdos)也是反對者之一。

瑪莉蓮面對這麼多數學家的懷疑眼光,不再解釋什麼道理,而是請全美國的小朋友幫她做實驗,用三張撲克牌和玩具小汽車來模仿這個遊戲。結果小朋友們做了好多次的實驗,得到的結論與瑪莉蓮的說法是一致的,應該改變原來的選擇。“事實勝於雄辯”,那些數學家們也無話可說了,只好去找自己的錯誤在哪裏。

隨後,包括《紐約時報》和數學期刊在內的衆多媒體對這一問題展開了全國大討論。在十年時間裏,至少有40篇論文或專著探討了這一問題。

 


 

模擬程序

顯然,如果幸運觀衆不改變原來的選擇,結果只有1/3的概率得到獎品。事實證明了瑪麗蓮的回答是正確的!

馬克思主義基本原理的那句名言又迴盪在我耳邊——實踐是檢驗真理的唯一標準……

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