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色之谜:红球问题
你有没有听说过“红球问题”?这可是一个相当冷门的数学问题,它看似简单,但答案却令人啼笑皆非。让我们一起来了解一下这个数学之谜吧。
假设你拥有两个桶,一个桶里有三个红球,另一个桶里有两个红球和一个蓝球。现在,你闭上眼睛,在两个桶中随机选择一个桶,从中取出一个球,发现这个球是红色。那么,你选中的是哪个桶的概率更大呢?
我们先来算一下,假设选中的是第一个桶的概率为P(A),选中的是第二个桶的概率为P(B)。那么,我们可以用贝叶斯定理来求解:
P(A|红球)=P(红球|A)×P(A)÷P(红球)
其中,P(红球|A)表示从第一个桶里选出红球的概率,为3/3=1,P(A)表示选中第一个桶的概率,为1/2;而P(红球)则表示选中红球的总概率,即
P(红球)=P(红球|A)×P(A)+P(红球|B)×P(B)
=1/2×1+1/3×1/2
=5/6
所以,我们可以计算出选中第一个桶的概率为:
P(A|红球)=P(红球|A)×P(A)÷P(红球)
=1×1/2 ÷5/6
=3/5
同时,根据全概率公式,我们也可以计算出选中第二个桶的概率为:
P(B|红球)=P(红球|B)×P(B)÷P(红球)
=1/3×1/2 ÷5/6
=2/5
所以,选中第一个桶的概率为3/5(60%),选中第二个桶的概率为2/5(40%)。
然而,实际上这个答案是不正确的。因为我们在计算中假设了“你取出的是红球”,事实上这是个条件限制,我们并不能确定选中的就是红球。实际上,我们如果取出的是蓝球,答案就完全不同了。
现在假设你取出的是蓝球,我们来重新计算一下选中第一个桶和第二个桶的概率。此时,根据贝叶斯定理,我们可以得出:
P(A|蓝球)=P(蓝球|A)×P(A)÷P(蓝球)
=0×1/2 ÷1/6
=0
因为第一个桶里并没有蓝球,所以选中第一个桶的概率为0。而对于第二个桶,我们可以计算出:
P(B|蓝球)=P(蓝球|B)×P(B)÷P(蓝球)
=1/3×1/2 ÷1/6
=1
所以,当我们取出的是蓝球时,选中第二个桶的概率是100%。
那么,如果我们把概率按照“红球”和“蓝球”分别计算,应该怎么做呢?其实很简单,我们只需要计算出选中红球和蓝球的总概率,以及分别在两个桶中选中红球和蓝球的概率。这样,我们就可以得到下面这张表:
红球 蓝球 总概率
A 1/2 0 1/2
B 1/3 1/6 1/2
总概率 5/6 1/6 1
可以看到,我们选中第一个桶的概率为1/2(50%),选中第二个桶的概率也是1/2(50%)。这恰恰与我们刚才用贝叶斯定理所计算出的结果不同。
这个例子告诉我们,在计算概率时一定要注意条件限制,并且要将所有情况都纳入考虑范围。否则,我们就可能会得出错误的结论。