一个思考Monty Hall问题的直观角度

Monty Hall是概率论与数理统计中很经典的例子,非常容易迷惑没有学过条件概率/对该问题警戒心不强的人。如果对条件概率有一定了解,也的确理解了Monty Hall,那么这个问题就不过是课后作业水平了,其实没什么好讨论的。

不过据说爱因斯坦说过一句话:

If you can’t explain it to a six year old, you don’t understand it yourself.
(如果你不能把一个道理向六岁小孩解释清楚,你就没有真正理解它)

我相信概率论的内容(特别是和量子力学比较)应该是符合人的直觉的,所以我这几天睡觉之前总是思考Monty Hall,想给出一个直观的、没有学过概率论的人也能接受的解释。昨天我终于有所得,想到了一个和Monty Hall类似的问题,而大多数人面对这个问题应该会做出正确的选择——

假设你和你的一个朋友玩扑克,规则是你们两个人各随机抽取一张牌,最后谁的点大谁获胜。不妨规定大王>小王>其它。

显然,大家都会认为这是一个无聊的游戏,因为没有任何策略可言,你和你的朋友获胜概率都是\(\frac{1}{2}\)。

现在我想加入你们的游戏,于是我们对规则做一点改动,在抽牌时,由你先随机抽一张,然后我来检查牌堆,并把牌堆里点数最大的那一张留下,其余的收走。这时,本来应该轮到你的朋友抽牌了,也就是抽仅剩的一张,然后你们二人比较大小,点大者胜。可是我跟你的关系很好,于是你可以选择,保留你手里的那张你一开始抽的牌,或者与剩下的那张牌进行交换。你会选择怎样的策略?

这时我想所有人都会自然地选择交换,这么做的胜率是\(\frac{53}{54}\approx98\%\)。除非你一开始抽到了大王,否则牌堆里剩下的总是大王,交换则必胜。而一开始抽到大王的概率是很低的。

我构造这个例子用了两个trick:

  1. 增大了Monty Hall问题中总的选择的数量(从3到54),一开始选中“正确答案”变得几乎不可能,交换与不交换两种策略的胜率也从直观上差别并不很大的\(\frac{2}{3}\)和\(\frac{1}{3}\)放大到悬殊的\(\frac{53}{54}\)和\(\frac{1}{54}\);
  2. 加强了主持人“信息输入”的作用,将“开一扇后面是山羊的门”加强到“排除其他所有错误答案”。进行是否交换的选择时,对应于胜负的事件分布变得简单。

尽管做了这两个加强,问题的本质都还是条件概率。这个例子不失为思考Monty Hall问题的一个直观角度。