问题:一副扑克牌54张,随机打乱之后排成一叠,从上到下一次翻(摸)一张牌,直到翻到一张k为止。问:下一张牌是黑桃k的概率大还是黑桃3的概率大?
分析一下这个题目,可以发现题目有歧义(既然是条件概率,那已知的条件有哪些呢?):
题目理解1。如果只有一个人在翻牌,那他肯定知道第一张k是不是黑k,也肯定知道黑3有没有翻出来,也肯定知道还剩多少张牌。有了这些数据,算下一张牌是黑3还是黑k的概率就容易些了。
题目理解2。如果有两个人,一个人翻牌,另一个人不许看。当翻牌的人翻出了第一张k,而且不告诉另一个人是什么k,且不告诉他翻了多少张之类的。仅仅告诉另一个人翻出了一张k。这时问另外一个人下一张牌是黑3的概率大还是黑k的概率大?
解答题目1:
(1)假如第一张k是黑k,且之前没有翻出黑3,则下一张是黑3的概率更大
(2)假如第一张k是黑k,且之前翻出了黑3,则下一张是黑3的概率和是黑k的概率相等,都是0.
(3)假如第一张k不是黑k,且之前翻出了黑3,则下一张是黑k的概率更大
(4)假如第一张k不是黑k,且之前没有翻出黑3,则下一张是黑k的概率和是黑3的概率相等。因为等概率分布,即没有翻出的牌在剩下的任意的位置上都是等概率分布。
解答题目2:
假设翻牌的人是A,计算概率的人是B。B只知道A在某个位置上翻出了第一张k,不知道具体的位置,也不知道是什么k。
因为是牌是等概率分布,B知道了翻出了第一张k,那他可以得出以下结论:
(0)任意选两张牌(确定的2张牌),牌M和N,M在N之前被翻出来的概率是1/2.
(1)第一张k是黑k的概率是1/4。
(2)如果第一张k翻出之前已经翻出黑3的概率P大于1/4,那么下一张是黑k的概率更大。因为B不知道第一张k是什么k,因此P不是1/2.
下面计算P,
P=(C(54, 5)*4!*49!)/54! = 1/5
(计算P的思路是:先从54个位置里取出5个,第一个放黑3,其它四个把4个k全排列,剩下的49个位置给剩下的49张牌全排列)
所以翻出黑3的概率大。
网上有一种解法如下:
把一副洗好的牌(共 52 张)背面朝上地摞成一摞,然后依次翻开每一张牌,直到翻出第一张 k 。下一张牌是黑桃 k 的可能性大还是黑桃 2 的可能性大?
答案:很多人可能会认为,下一张牌是黑桃 2 的可能性更大,因为刚才翻出的首张 k 可能就是黑桃k 。其实这种直觉是错误的。令人吃惊的是,下一张牌是黑桃 k 的概率与下一张牌是黑桃 2 的概率一样大,它们都等于 1/52 。 为了说明这一点,我们不妨来看一种同样能实现绝对随机的另类洗牌方式:先把一副牌中的黑桃 k 抽出来,随机洗牌打乱剩下 51 张牌的顺序,然后把黑桃 k插回这摞牌中(包括最顶端和最底端在内,共有 52 个可以插入的位置)。显然,黑桃 k 正好插到了这摞牌的首张k 下面有 1/52 的可能性。同样的道理,首张 k 下面是黑桃 2 的概率也是 1/52 。事实上,任何一张牌都有可能出现在首张 k 的下面,它们出现的概率是相等的,都等于 1/52 。
这个答案的错误之处在于:它计算首张k之下黑k的概率的时候,默认认为首张k不是黑k。这歪曲了题意。