作者LPH66 ( )
看板puzzle
標題Re: [問題] 骰子預測
時間Tue Jul 27 20:35:01 2021
※ 引述《ACGfans (ACGfans)》之銘言:
: 你和另外兩個人參加一場遊戲
: 要預測一個百面骰的點數
: 可以選 1~100 其中一個正整數 選過的數字其他人不能再選
: 最接近結果的為贏家
: Q1. 如果你是第一個猜的 你會猜什麼數字?
: Q2. 如果你是第二個猜的 且第一個猜你前面的答案 則你會猜什麼數字?
: Q3. 如果你是第三個猜的 且前兩個猜你前面的答案 則你會猜什麼數字?
首先我想把推文回答的這個設定做一個合理擴充:
: → arthurduh1: 2. 如果第三人可以選擇 A、B 兩種方案,獲勝期望值 07/27 02:35
: → arthurduh1: 相同,但一個對第一人較有利,一個較不利。那 07/27 02:35
: → arthurduh1: 第三人會如何做選擇?這個選擇傾向是公共知識嗎? 07/27 02:36
: (2) 兩種方案期望值相同的話 則選擇機率皆為50% 50%
: 這個也是公共知識沒錯
我把它擴充成: 如果每個人的所有最高期望勝率的選擇有不止一個時
該人的選擇將是這些選擇中均勻隨機地選一個
那麼以下有雷
算是個認真的把各個細節機率拿出來討論的做法
(最後會附一個 TL;DR 版, 跳到第 11 頁就是了)
考慮第三人的策略
在前兩人選了 x < y 的狀況下, 第三人有三種選擇:
(1) 選 < x: 則選 x-1 有 (x-1)% 機會勝
(2) 選 > y: 則選 y+1 有 (100-y)% 機會勝
(3) 選 (x,y) 之中的數:
這裡要小討論一下了 -- 因為是存在能夠擠出那一點點勝率的選擇
容易看出選這中間可以得到約是 (y-x)/2 % 的勝率
不過如果能運用兩人同時勝利的規則的話可以多擠一點點:
例如前面選的是 50 和 80, 那選 65 能獲勝的範圍是 [58, 72] 15% 機會
但選 64 能獲勝的範圍卻是 [57, 72] 有 16% 機會
而能有 16% 機會的選項有很多個: 選 52 則獲勝範圍是 [51, 66] 也是 16%
選 78 則獲勝範圍是 [64, 79] 也是 16%
總得來說, 若 y-x 是偶數, 則第三人選中間可以有 [(y-x)/2 + 1]% 的勝率
第三人的選擇有 (y-x)/2 - 1 種
如果是奇數呢? 那兩邊只會有一邊是同時勝利
例如已選 50 和 79, 則選 51~78 的所有數都能得到 15% 勝率
若選 53 或 54 則獲勝範圍都是 [52, 66]
選 75 或 76 則獲勝範圍都是 [63, 77], 不管怎樣都是 15%
所以若 y-x 是奇數, 則第三人選中間可以有 [(y-x+1)/2]% 的勝率
第三人的選擇有 y-x-1 種
那麼, 第三人的選項就是這些當中勝率最高的選擇了
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來到第二人
以下為簡化討論設第一人選的 x <= 50 (另一半對稱)
第二人能在第一人選的 x 的兩邊選
如果能夠使第三人和自己選在 x 的不同邊, 那離 x 越近最好
例如若第一人選 48
第二人若選 47, 則第三人會選 49, 這樣第二人有 47% 勝率 (<= 47 勝)
第二人若選 54, 則第三人會選 46, 這樣第二人有 50% 勝率 (>= 51 勝)
有趣的是若第二人選 53, 則第三人有一半一半機會選 46 或 54
前者第二人勝率 50% (>= 51 勝), 後者第二人勝率 3% (只有 51,52,53 勝)
這時自己勝率的期望值只有 26%, 比前兩者都差
那麼, 這裡能夠確定決策的是第三人不會選兩人中間的選擇
這對應第一人選 >= 27 的範圍, 第二人的最佳選擇是 102-x
勝率都是 50% (>= 51 勝)
可以確定這裡沒有其他同樣勝率的選擇
那如果第三人有機會選兩人中間呢?
上面的第三人選擇數就會納入考量了:
例如若第一人選 25, 則第二人選 76 會使第三人選中間有 26% 勝率
由於差是奇數, 第三人會在 26~75 中均勻隨機選一個
那第二人的勝率是:
第三人選 26 則 50% (>= 51 勝)
選 27 或 28 則 49% (>= 52 勝)
選 29 或 30 則 48% (>= 53 勝)
...
選 73 或 74 則 26% (>= 75 勝)
選 75 則 25% (>= 76 勝)
全部平均下來是 37.5%
如果第二人選 77, 則第三人選中間有 27%, 但只會選 27,29,...,75
那第二人的勝率是:
第三人選 27 則 49% (>= 52 勝)
選 29 則 48% (>= 53 勝)
...
選 73 則 26% (>= 75 勝)
選 75 則 25% (>= 76 勝)
全部平均是 37%
類似的討論可以看出, 當中間範圍越大則第二人自己會越吃虧
大致上的勝率是比自己大的部份 + 中間範圍的約一半
但如果比自己大的部份大到第三人會去選那邊則虧更大, 自己的勝率只剩下中間的一半
例如這時如果第二人選 74, 則第三人選 75 有 26% 勝率比選中間更高, 自己就虧了
因此這部份第二人的最佳選擇就會是靠近 2:1 的分界點的數值
例如上例第一人選 25 時第二人最佳選擇是 75, 有 38.5% 勝率
(這裡我刻意跳過第一人選 26 的狀況, 這在下面會討論)
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於是終於來到第一人, 同樣設他選 <= 50 的數
第二人的策略表示: 如果第一人選 >= 27 的數
則第二人會把第三人選擇塞到自己的外側來吃掉大部份的勝率
這樣第一人的勝率只剩下中間的一半
因此他需要選這範圍之外的數, 讓第三人選兩人中間的範圍, 保住自己外側
顯然讓自己外側越大越有利, 因為第二人會卡在 2:1 分界點上
自己的勝率總得來說約是自己外側 + 另一邊的三分之一, 自然自己越接近 27 越好
上面已經分析了選 25 的狀況, 這時第二人選 75
第三人的選項給第一人的勝率是:
第三人選 27 則 26% (<= 26 勝)
選 29 則 27% (<= 27 勝)
...
選 73 則 49% (<= 49 勝)
平均下來是 37.5%
若第一人選 26 呢?
第二人選 >= 76 則狀況和上面一樣, 第三人只能選中間
這當中選 76 則有勝率 37.5% 最高
然後第二人選 75 則是一個更有趣的狀況:
第三人的策略對已選 26, 75 的狀況時, 三段他都能選, 都有 25% 勝率
因此第三人的可能策略是 25,27,28,...,73,74,76 這些全部
第二人的這些狀況勝率平均起來將是 37.98%, 比 76 還好 (實際數字是 (38 - 1/50)%)
因此第一人選 26 時第二人會選 75
不過由於 26 和 75 對稱, 第一人的勝率將會和第二人一樣是 37.98%, 也比 25 還好
所以這就是第一人的最終選擇了
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因此最終結論是: 第一人 26, 第二人 75 (或對稱地第一人 75, 第二人 26)
第三人選 [25,76] 中未被選的任一數
前兩人勝率 37.98%, 第三人勝率 25%
====
把上面這一大串簡化到很簡單的說明就是這樣: (TL;DR 版)
把整段被前兩人選擇切成三段的話
第三人勝率是小邊全部、或大邊全部、或中間的一半, 三者中最大的
第二人要避免第三人吃掉自己的外側, 但又要讓外側儘量大
因此會用中間 2 : 外側 1 的比例切
第一人要避免第二人把第三人的選擇塞到自己這邊來, 但也要讓外側儘量大
所以會選全範圍大約 1/4 的位置
然而剛好在內切一點點的 26 / 75 位置時, 因為兩人同時勝利規則
使得這時第三人的三個選擇都是一樣的
而這個狀況裡就算第三人可能切到自己外側
但因為 1:2:1 的分段關係自己的平均勝率沒有影響太多
所以 26 / 75 就是前兩人的最終選擇
就覺得一些東西相等的地方會有點微妙....
數學版上有人的回答有點不一樣, 我想應該是
(1) 沒仔細考慮第三人的多重選擇 (2) 因此沒去細算剛好踩線的數值
這樣的關係
不過因為是在筆記本上邊寫邊整理, 應該是沒有算錯但還是可以幫忙檢查一下...
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※ 編輯: LPH66 (180.177.0.237 臺灣), 07/27/2021 20:35:17
1F:→ charlie1667: 26 75時中間是27-74共48個數字 選中間的勝率是24.5 07/27 21:10
2F:→ charlie1667: 選25或76時勝率是25 07/27 21:11
3F:→ charlie1667: 所以第三個人會切旁邊 07/27 21:11
4F:→ charlie1667: 喔喔 中間勝率也是25 07/27 21:16
5F:推 charlie1667: 你算的對 07/27 21:25
第三人勝率在前兩人選擇給定後一定是整數 %
因為每個骰子結果不是贏就是輸, 沒有贏一半
而這時中間也是 25% 的原因就是兩人同時勝利規則
...不過中間 48 個數字我還真的數錯了 (少+1) 這樣那個機率就是正好 37.98% 了
6F:推 ACGfans: 哇 辛苦了 謝謝解答 07/27 23:11
7F:推 ACGfans: 有些設定是後來加的 我再補到數學版那邊去 07/27 23:22
※ 編輯: LPH66 (180.177.0.237 臺灣), 07/28/2021 00:00:47