點數分配的問題(Problem of points)。
『點數分配問題出自簡單的賭博遊戲。參加者A和B參加了扔銅板的遊戲,遊戲規則如下:如果扔出的銅板出現正面,A得1分;反之B得1分,先贏得決定分數的人贏得全部賭金。若雙方下了相同金額的賭金,也就是說,假設各下一萬元,贏的那一方能賺回兩萬元。
盧卡·帕西奧利針對這個簡單的賭博遊戲,提出個重要的問題:「假如遊戲玩到一半,意外中止,則賭金如何分配?」例如,在A獲得5分和B獲得3分的狀況下,卻意外失火或其他原因,不得已中斷賭局,且無法重新開始,試問賭金如何分配?』*
依照已經得分的比例,依5/8和3/8把所有的賭金分配給A和B,這樣公平嗎?假如目標分數是7,A可能會覺得比B更容易獲勝而全拿,會不服。那要怎麼分配才公平呢?
這個問題是布萊茲·帕斯卡(Blaise Pascal)和他父親至交費馬所共同解決的。
他們覺得應該依照未來的勝率來決定分配比例才公平。
以前面的例子,A已經獲得5分和B已經獲得3分的狀況下,假設決定勝負的分數是7,那麼只要A再得2分或B再得4分,比賽就可決定勝負,而且最多只需再擲5次(A得2分,B得3分)。
我們可以先觀察再擲5次錢幣,B可以獲勝的正反面出現的狀況:
狀況一:正反反反反
狀況二:反正反反反
狀況三:反反正反反
狀況四:反反反正反
狀況五:反反反反正
狀況六:反反反反反
這其中的狀況六可能會讓人感到疑惑,不是B只要再得到4分嗎,狀況六已經得5分了。而其實,狀況一到六,是我們擲五次錢幣所有可能出現讓B獲勝的正反面排列組合,沒有先後順序的概念,我們可以把它們當作擲完5次之後才一次同時知道正反面的結果。
每次正反面的機率為1/2;每個狀況的正反面排列組合出現的機率就是(1/2)^5=1/32
B有6種狀況會贏,故贏的機率是6*1/32=6/32=3/16
那麼A會贏的機率就是1-(3/16)=13/16
所以A和B以13:3來分配賭金,而不是5:3喔!
而這也跟直覺相合。A已經以5:3領先B,若繼續賭局,勝率會比較大,而且大很多!
A拿(13/16)*20,000=16,250元;B拿(3/16j*20000=3,759元。A和B 依照勝率各自獲得賭金的「期望值」。
帕斯卡和費馬,在上面的計算中,首度講到「樣本空間」和「期望值」這兩個在統計上的重要概念,對後來數學的發展影響很大。
*:《需要數學的瞬間》,金民衡 著,黃莞婷 譯
2022/9/23 點數分配的問題(Problem of points) Damakey

