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概率期望--三门问题及其变形

事件和条件

以下概率均为古典概率模型,暂时不讨论几何概型。

这两个东西是我自己定义的,算概率之前,必须搞清楚事件和条件的区别,下面提两个搞不清楚事件和条件导致的问题。

三门问题

  • 有三个门,一个门后面有汽车,另外两个门后面是山羊。

  • 你可以先选择一个门,之后主持人打开一个门,门后是山羊

  • 问此时两个门后有汽车的概率是多少

思考方式一(错误)

每个门后有山羊的概率是相等的,打开一个门不会影响另外两个门的状态,故另外两个门后有山羊的概率是相等的,故答案为 $50\%$

思考方式二(不严谨)

另外两个门有山羊的概率是 $\frac{2}{3}$,排除一个选项,所以选择的门后有山羊的概率是 $\frac{1}{3}$,另一个门的概率为 $\frac{2}{3}$。

不知道叫什么名字的问题

有个酒鬼,每天各有 $30\%$ 的概率去 $A,B,C$ 三个酒吧,还有 $10\%$ 的概率呆在家。

一个警察要找他,警察已经找了 $A,B$ 酒吧,都没找到他,问在 $C$ 酒吧找到酒鬼的概率。

思考方式一(错误)

在酒吧的概率是 $90\%$,$A,B$ 都没找到,说明一定在 $C$,所以在 $C$ 找到酒鬼的概率是 $90\%$。

这个思路和上一个问题思考方式二类似,但是是错误的,因此说它不严谨。

思考方式二(不严谨)

已知不在 $A,B$ 酒吧,那么在 $C$ 酒吧和在家的概率之比是 $3:1$,因此答案为 $75\%$。

这种方式的问题在哪里不必多说了。

解释

思考这个问题前应该回到概率定义的几个要素:样本空间,样本点,事件。

一个事件的概率被定义为事件大小除以样本空间大小。

三门问题

第一个问题中,样本空间的大小为 $3$,需要计算在某个不被选择的门后面是羊的情况下,选择的门后面是车的概率。

事件的大小为 $1$,因此概率为 $\frac{1}{3}$,另一个不被选择的门后面有车,其事件大小为 $2$,因为最初样本空间中在两个门后的样本点都属于该事件(如果是这两个事件之一,那么没被打开的另一扇门后必定是车)。

推广到 $n$ 门问题,主持人随机打开一个未被选择且没有车的门,那么样本空间大小为 $1$,不改变选择的事件大小为 $n-2$,改变选择的事件大小为 $n$。

酒吧问题

事件域

通常解决一个概率问题需要明确事件域,即我们关心的所有事件,如果事件域不合法,那么

某个样本空间不正确导致的悖论

假设选的门是 $1$ 号,已知 $2$ 号门没有车,那么 $3$ 号门有车的概率是 $$

我们需要明确问题中这个概率定义是在哪个样本空间下的,问题中样本空间的大小很明显是 $3$,而在被开的门后是山羊的事件大小为 $2$

样本空间无限的问题