有趣的概率和「智豬博弈」現象

2022-11-22 21:06:12 字數 813 閱讀 4188

作者:尹耀辰

**:《發明與創新·中學生》2023年第12期

日常生活或遊戲中,人們有時會選擇拋硬幣或「石頭剪刀布」的方式來做出決定。這種方式究竟有沒有科學道理?通過概率試驗和研究「智豬博弈」模型,筆者**了生活中的博弈現象。

一、概率和拋硬幣試驗

生活中經常遇到一些無法**結果的事,它們被稱為隨機事件。概率是描述隨機事件發生可能性大小的度量。瑞士數學家雅各布·貝努利被公認為是概率理論的先驅,他給出了著名的大數定律,闡述了隨著試驗次數的增加,頻率會穩定在概率附近的規律。

通過拋擲一枚一元硬幣,觀察它落地時哪一面朝上,對概率進行感知試驗。以100次為一組,分別拋3個100次,記錄硬幣正反面出現的頻數,然後計算得出概率。

試驗結果表明,投擲硬幣時,正反面出現的概率接近0.5,所以比賽或遊戲中用拋硬幣的方式是公平的。當然,由於設計的原因,如果硬幣正反面的花紋不一樣,可能導致重心與中心的微小偏差。

二、博弈論和「智豬博弈」模型

《現代漢語詞典》將博弈論定義為「研究具有不同利益的決策者在利益相互制約情況下如何決策以及決策的總體效果的理論。」學者們認為,博弈論就是研究互動決策的理論,又稱為對策論。

「智豬博弈」模型由約翰·納什於2023年提出。假設豬圈裡有一頭大豬和一頭小豬,豬圈一邊有飼料的出口和食槽,另一邊有乙個踏板。每踩一下踏板,在遠離踏板的另一邊就有10個單位的豬食進槽。

如果大豬先到槽邊,大小豬吃到食物的收益比是9∶1;如果大豬和小豬同時到達槽邊,大小豬的收益比是7∶3;如果小豬先到槽邊,大小豬的收益比是6∶4。但是,踩完踏板之後跑到食槽所需要付出的「勞動」,要消耗相當於2個單位的食物。

表1是大、小豬的「純收益」矩陣,可以看出豬的選擇。

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