汽车与山羊问题的程序模拟

上节离散数学课上,郭老师抛出了经典的汽车与山羊问题 (The Monty Hall Problem )。比起那些令人摸不着头脑的解释,我更想知道实际的情况会是什么样子。于是想到用程序来模拟现场,看看结果如何。于是在接下来的计算机网络安全公选课上在桌面上鼓捣起javascript。


问题介绍

1990年,美国《Parade》杂志“Ask Marilyn”专栏的主持人玛莉莲·莎凡 收到了一名读者的提问:假设你正在参加一个游戏节目,你被要求在三扇门中选择一扇。其中一扇后面有一辆汽车,其余两扇后面则是山羊。你选择了一扇门,假设是1号门,然后知道门后面有什么的主持人开启了另一扇后面有山羊的门,假设是3号门。他然后问你:“你想选择2 号门吗?”那么,你是否应该改变原来的选择呢?

这个问题源自美国电视娱乐节目“让我们做个交易”(Let’s Make a Deal),后来被冠以节目主持人的名字:蒙提·霍尔问题,也被称为“汽车与山羊问题”。玛莉莲的智商为228,是智商的吉尼斯记录保持者,她主持的节目因很受读者欢迎。她对这一问题的解答是应该换,因为换了之后有2/3的概率赢得汽车,不换的话概率只有1/3。

她的这一解答引来了几千封读者信件,其中反对者达九成。大部分读者认为这个答案太荒唐了。有人甚至说,如果这个解答代表了美国人的智力,那美国就没希望了。因为直觉告诉人们,既然参赛者是从三扇门中任选一扇,那么一开始选中汽车的概率是1/3。当主持人打开了有山羊的3号门后,那么1号门和2号门后有汽车的概率就都变成了1/2,完全没有必要改变原来的选择。

玛丽莲在接下来的二期专栏中对她的结论给予了开玩笑式的解释:假如当主持人打开那个有山羊的门后,有外星人忽然来到台上选。他在能选的两个门中任选一个,有车的概率确实都是50%。但你不是刚到,你有优势,因为主持人帮助过你了,他为你在其余两个门中作了预选。你换了后,概率就由三分之一提高到三分之二了。

但反对者更多了。其中包括全国健康机构的统计学家,国防情报中心的副主任,著名的美籍匈牙利数学家保罗·埃尔笛希(Paul Erdos)也是反对者之一。

玛莉莲面对这么多数学家的怀疑眼光,不再解释什么道理,而是请全美国的小朋友帮她做实验,用三张扑克牌和玩具小汽车来模仿这个游戏。结果小朋友们做了好多次的实验,得到的结论与玛莉莲的说法是一致的,应该改变原来的选择。“事实胜于雄辩”,那些数学家们也无话可说了,只好去找自己的错误在哪里。

随后,包括《纽约时报》和数学期刊在内的众多媒体对这一问题展开了全国大讨论。在十年时间里,至少有40篇论文或专著探讨了这一问题。


模拟程序

显然,如果幸运观众不改变原来的选择,结果只有1/3的概率得到奖品。事实证明了玛丽莲的回答是正确的!
【汽车与山羊问题的程序模拟】马克思主义基本原理的那句名言又回荡在我耳边——实践是检验真理的唯一标准……

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