最近,有一个关于红球和蓝球的概率问题,在几个互联网论坛上突然火了。争论双方各执一词,不惜面红耳赤的争论上千层楼。
问题是这样的:
有三个盒子,其中一个盒子里装有两个红球,一个盒子里装有两个蓝球,一个盒子里装有一个红球和一个蓝球。
现在有一个人,选择了一个盒子,拿出了盒子里的一个球,发现这个球是个红球。那么,这个盒子里另外一个球也是红球的概率有多大?
下面是关于这个问题的视频讲解以及由视频整理的文字:
1解法一:1/2
第一种看法是答案为1/2,原因如下:
有人从这个盒子里拿出了红球,就说明这个盒子不可能装两个蓝球,而只能是装了两个红球,或者一个红球一个蓝球。
在这两种可能中,只有盒子里装了两个红球,才满足题目所说的“另一个球也是红球”的条件,于是这种情况的概率就是1/2
2解法二:2/3
第二种意见是答案为2/3原因如下:
这个人随机选了一个盒子中的一个球,因此他有六种可能的选择。在这六种可能的选择中,只有3种选择才会摸出红球:他摸出的球可能是AB或者C
在这三种情况中,如果摸出的球是A或者B,那么就满足题目所说“另一个球也是红球”的条件,如果摸出的球是C,就不满足条件。在三种可能的情况下有两种情况满足条件,因此答案为2/3
3孰是孰非?
答案是非常明确的:1/2错误,2/3正确。
要说明第一种解法的错误其实并不难,我们来考虑第一次摸出红球的过程:首先,它说明这个盒子不可能是两个蓝球的盒子。同时,它也暗示了这个盒子更可能装有两个红球。这是因为,如果这个人选择了装有两个红球的盒子,则他100%会在第一次摸出红球;但是如果他选的盒子装有一红一蓝,则只有50%的可能摸出红球。那么现在他的确摸出了红球,所以他选择的盒子是二红的概率就超过了一红一蓝,所以概率不是1/2
我们打个比方,我们想判断一个人是学霸还是学渣,可以出个题测一测。我们假定:学霸会做所有的问题,学渣只会做一半问题。一个人站在我们面前,他有50%的可能是学霸,也有50%的可能是学渣,现在我们随机出了一个题考他,他会做,那么他从概率意义上讲就更可能是学霸。在这种情况下,我们如果再出一个题,他能做出来的可能性也会增加。
第二种解法则十分明确:随机摸球共有3种可能摸出红球,所有情况都是等概率的。其中有两种情况盒子中另一个球依然是红球,因此概率为2/3 准确无误。
4还能更给力点嘛?
其实,这只是个简单的条件概率问题。之前我们讲《三门问题》时就已经谈到过,可以使用条件概率的贝叶斯公式快速求出答案。
公式中AB是两个相互关联的事件,P(B|A)表示“在A发生的条件下B发生的概率”,P(AB)表示“AB都发生的概率”,P(A)表示“A发生的概率”。连起来讲就是:“在A发生的条件下B发生的概率等于AB同时发生的概率与A发生的概率之比。”这就是贝叶斯公式。
在我们这个问题中,事件A表示“第一次摸出红球”,由于共有6个球,其中有3个红球,因此概率P(A)=3/6=1/2.
时间B表示第二个球也是红球,于是AB就表示两个球都是红球,即摸到了那个红球的盒子。因为一共有3个盒子,因此摸到红球的盒子概率为P(AB)=1/3
这样,代入贝叶斯公式得到
我们不妨给大家留一个思考题:假如三个盒子中分别装有100个红球、100个蓝球、1个红球和99个蓝球。一个人随机选择一个盒子摸出一个球,发现是红球,那么这个盒子是100个红球的盒子的概率是多大?
李永乐
李永乐老师:北京大学物理与经济双学士,清华大学电子工程硕士;北京市中学物理教师/物理竞赛教练。从教十年,培养清华北大学生200余人,国际奥赛、亚洲奥赛、国家奥赛金牌十余名。
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