作者arrenwu (不是綿芽的錯)
看板Math
標題Re: [機統] 一個機率悖論問題
時間Mon Jan 9 08:27:00 2023
※ 引述《kirimaru73 (霧丸)》之銘言:
: 假設在這個宇宙中有一個恐怖的獨裁者
: 有一天他說:I wanna play a game ......
: 這個遊戲會進行許多輪,在第X輪中他會隨機抓10^(X-1)個人類來強迫參加
: 也就是第一輪1人,第二輪10人,第三輪100人,以此類推
: 這些人類會被集合再一起,並隨機挑出一位代表
: 由這位代表投擲一枚十面骰(0-9)
: 骰出0則大失敗,殺死該輪所有人類並且遊戲結束
: 骰出1-9則成功,該輪所有參與者得到100萬元精神賠償金,並繼續下一輪
: 你並沒有參加這場遊戲,有一天你的朋友跑來告訴你他從遊戲中生還
: (這是此悖論的重要前提,可能是解題的關鍵)
: 你算了一下:X的,這是什麼瘋子遊戲,你竟然能活著回來
: 如果遊戲結束時為第X輪,那總共會有111...1(X個1)名參與者
: 其中100...0名會在最後一輪化為華麗的煙火,只有11...1(X-1個1)名倖存
: 你的朋友生還機率約為10%(略小一點)
看起來是估計「生還機率約為10%」有點玄機?
假設我們把這宇宙中的人類都打上一個正整數的編號,
然後恐怖的獨裁者依著編號找人
定義以下的隨機變數
X_i = 1 , 編號第i位人類沒有死亡
0 , 編號第i位人類死亡
R = 這遊戲進行了幾輪
有了以上兩個而每一次遊戲總共參與遊戲的人數是
(10^R-1)/9
每一次遊戲存活的人數是
(10^(R-1)-1)/9
所以每一次遊戲 存活人數/餐與人數 的比例是
Z = (10^(R-1)-1)/(10^R-1)
E[Z] 看起來差不多是 10% (實際上差不多是 8.9%)
而用
E[Z] 估計 E[X_i] ,悖論就出現了
那為什麼會用 E[Z] 估計 E[X_i]呢?
我們定義隨機變數 M 為每一次遊戲總共參與的人數,也就是 M= (10^R-1)/9
M
因為 Z = Σ X_i / M
i=1
如果今天 M 不是個隨機變數而是個常數 m
m m
E[ Σ X_i / m] = Σ E[X_i]/m 就是個相當常見估計
i=1 i=1
但現在不一樣的是分母那個參與遊戲的人數 M 是個隨機變數
(而且X_i們也不是i.i.d.)
這種情況下我們是不是就不能用 E[Z] 去估計 E[X_i] 了?
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1F:推 kirimaru73 : 後面幾輪的X_i都是大型同捆包,或許不能從iid出發 01/09 12:16
我想表達的是:通常不是 i.i.d. 的話,"sample mean" 這個可能就不是很適用
而且這邊 sample mean 的分母還不是固定的,
而是一個會受到Stopping Time R 干涉的隨機變數,
換句話說用這段
: 如果遊戲結束時為第X輪,那總共會有111...1(X個1)名參與者
: 其中100...0名會在最後一輪化為華麗的煙火,只有11...1(X-1個1)名倖存
來估計單一參賽者的存活率可能從理論上就是不適用的
2F:→ kirimaru73 : 另外為了減少歧義,可以追加幾點假設: 01/09 12:17
3F:→ kirimaru73 : (1) 該遊戲僅進行正好一輪且已結束 01/09 12:17
4F:→ kirimaru73 : (2) 獨裁者玩膩了,完全沒有進行下一輪的打算 01/09 12:18
5F:→ kirimaru73 : (代表朋友生還了就是生還了,不用擔心下一輪) 01/09 12:18
6F:→ kirimaru73 : (3) 已參與遊戲的生還者不會被重複選擇 01/09 12:19
7F:→ kirimaru73 : 這樣仍然可以產生爭議,但能簡化很多問題 01/09 12:19
8F:推 kirimaru73 : 直接固定R確實不合理 那如果改為計算一整場遊戲的 01/09 15:17
9F:→ kirimaru73 : 「生存率的期望值」 = Σ(N=1到無限)P(R=N)P(Z|R=N) 01/09 15:19
10F:→ kirimaru73 : 這樣第一項是 0.10 x 0.0 (衰人) 01/09 15:21
11F:→ kirimaru73 : 第二項是 0.09 x (1/11) 第三項是 0.081 x (11/111) 01/09 15:22
12F:→ kirimaru73 : 這應該就是你說的8.9% 01/09 15:24
13F:→ kirimaru73 : 我傾向覺得單一參賽者的生存率也是8.9% 那個90%其實 01/09 15:33
14F:→ kirimaru73 : 根本是不存在的,但90%又太過真實,不知道怎麼解釋 01/09 15:33
15F:推 LPH66 : 90% 應該是給定「被選上特定輪」條件的條件機率? 01/09 20:14
16F:→ LPH66 : 單看一輪的話分母是定值, 但綜觀整場遊戲時就不是了 01/09 20:15
就是因為分母不是定值,所以我才對於一開始 10% 那個估計提出質疑啊
比如我們估計一個六面骰骰出"1"的機率,然後進行實驗
「骰 n 次,然後計算出現 1 的次數」
然後n夠大的話我們就覺得這是「六面骰骰出1的機率」的良好估計
但支撐這想法的是 大數法則(Law of Large Number)
可同樣根據在原文章
: 如果遊戲結束時為第X輪,那總共會有111...1(X個1)名參與者
: 其中100...0名會在最後一輪化為華麗的煙火,只有11...1(X-1個1)名倖存
成立嗎?
17F:推 kirimaru73 : 好像真的是樓上所說,如果加上"某人必定參與遊戲且 01/10 00:07
18F:→ kirimaru73 : 必定在第N輪被選中"的前提,並假設遊戲會進行正好 01/10 00:07
19F:→ kirimaru73 : 一場,則無論N是多少,他的生存率都是90% 01/10 00:07
20F:→ kirimaru73 : N=1時顯而易見,N=K則代表遊戲必進行K輪以上 01/10 00:08
21F:→ kirimaru73 : 這時K輪沒有爆掉的機率也是90% 01/10 00:08
※ 編輯: arrenwu (98.45.195.96 美國), 01/10/2023 01:29:59