让人纠结的箱子

2019-01-23 10:49刘金龙
数学大王·趣味逻辑 2019年2期
关键词:魔杖悖论金币

刘金龙

塔塔镇来了一位奇怪的魔法师,他在镇子东头的老槐树下放了两个箱子,说要和镇上的居民们玩“选箱子”的游戏。他的举动引来了镇上的人围观。

魔法师的游戏

魔法师摆放的两个箱子,其中甲箱子是透明的,里面有一枚黄灿灿的金币,而乙箱子是不透明的,里面可能什么都没有,也可能会有一根魔杖。这根魔杖可是很厉害的,可以实现一些愿望,当然了,使用者必须是本着善良的初心。

一切准备妥当,游戏开始了——

参与者有两种选择:一种选择是拿走两个箱子,但当魔法师预测到你会这样做时,他会让乙箱子空着;另一种选择是只拿走乙箱子,当魔法师预测到你会这样做时,他会提前将一根魔杖放进乙箱子。注意,选择的机会只有一次,请慎重考虑。

听完游戏规则,大家便你一言我一语地商量了起来。

“当然是两个箱子都拿走了,至少能得到一枚金币。”

“金币我可不稀罕,我想要魔杖,我只拿乙箱子。”

“只拿乙箱子,如果魔法师预测错误,你将什么都得不到。”

“就是!最好是拿两个箱子。如果魔法师预测错误,我就能得到一枚金币和一根魔杖。”

“嘘!大家别着急,既然是魔法师摆放的箱子,哪会那么容易让我们都拿走。我从隔壁镇亲戚那里听到一个关于魔法师的秘密,他有预测未知的魔力,据说准确率高达90%。”

…………

塔塔镇的居民们在热烈地讨论着,你也别在一旁看热闹。如果你也是游戏的参与者,你会做出何种选择呢?

我也觉得将两个箱子都拿走是比较明智的选择,万一魔法师的预测不准,我还能拿到一枚金币和一根魔杖。

可魔法师预测的准确率高达90%,这个概率很高啊!不过终究不是100%,还是会出现预测错误的可能。

不同选择,不同说法

一番讨论后,很快,塔塔镇的居民们就分成了两拨,因为他们考虑这个问题用了不同的思维方式。

“如果魔法师预测拿箱子的人会将两个箱子都拿走,他就会让乙箱子空着。这时候,拿箱子的人就应该将两个箱子都拿走,这样至少能得到一枚金币。如果魔法师预测拿箱子的人只拿乙箱子,他就会将一根魔杖放入乙箱子。这时候,拿箱子的人更应该将两个箱子都拿走,因为甲箱子里可是有一枚金币呢,它铁定是存在的,没理由放着不要啊!”其中一方代表发了言。

“对,没错!”其他人纷纷附和道。

“反对!”

“反对!”

“魔法师有预测未知的能力,预测的准确率高达90%,那么只拿乙箱子,会有90%的概率能得到一根魔杖。但是如果将两个箱子都拿走,就只有10%的概率能得到一根魔杖和一枚金币。所以,只拿走乙箱子才有最大可能得到一根魔杖。”另一方代表反驳道。

他们的分析都很有道理,到底该拿两个箱子还是只拿乙箱子呢?

又犯迷糊了吧!这就是魔法师的精妙之处,也是数学的有趣之处,继续认真往下看吧。

不管怎么选,矛盾总会出现

对于塔塔镇的居民们来说,无论哪一种选择,他们都想收益最大化。对于他们的选择,我们没办法评判谁对谁错。不过,既然知道了魔法师预测的准确率,那么我们不妨试着用概率知识来分析一下。

当魔法师预测正确时,最好的结果是拿箱子的人得到一根魔杖。而当魔法师预测错误时,最好的结果便是拿箱子的人得到一枚金币和一根魔杖。

当选择拿走两个箱子时,可能会出现两种结果:得到一枚金币或者得到一枚金币和一根魔杖。当选择只拿走乙箱子时,也可能会出现两种结果:得到一根魔杖或者什么也没得到。因为选择拿走两个箱子和选择只拿走乙箱子是两个相互独立的事件,所以,这两种选择发生的可能性都是50%。

选择拿走两个箱子时,能得到一枚金币的概率是100%,而能得到一根魔杖的概率却只有10%。从整体分析,选择拿走两个箱子的概率是50%,所以,能得到一枚金币和一根魔杖的概率就是5%,而能得到一枚金币的概率是45%+5%=50%。

选择只拿走乙箱子时,能得到一根魔杖的概率是90%,什么都得不到的概率是10%。从整体分析,选择只拿走乙箱子的概率是50%,所以,能得到一根魔杖的概率是45%,而什么都得不到的概率是5%。

根據上述表格数据,如果想获得魔杖,那么我们应该选择只拿走乙箱子,不过放弃了本可以拿到的金币,这与“收益最大化”矛盾;如果拿走两个箱子,魔法师高达90%的预测准确率摆在那儿,也与“收益最大化”矛盾。不管怎么选择,矛盾总会出现,这就是著名的“纽康姆悖论”。

唉,忙活了半天,原来是无解啊!

从分析过程来看,这一切都与魔法师预测的准确率有关。我们不妨试着改变一下这个准确率,看看情况会怎么样。

改变准确率,情况大不同

假设将魔法师预测的准确率改为50%,那么选择拿走两个箱子时,能得到一枚金币的概率是100%,而能得到一根魔杖的概率达到了50%。从整体分析,两个事件发生的概率还是各占50%,所以,能得到一枚金币和一根魔杖的概率是25%,而能得到一枚金币的概率还是25%+25%=50%。

而选择只拿走乙箱子时,能得到一根魔杖的概率降到了50%,什么都得不到的概率则上升到了50%。从整体分析,选择只拿走乙箱子的概率为50%,从而得出拿到一根魔杖的概率降为25%,而什么都得不到的概率上升到25%。

这样的话,毫无疑问,当然是将两个箱子都拿走了,因为无论是否拿甲箱子,能得到一根魔杖的概率都是25%,而将两个箱子都拿走还能得到一枚金币。若不拿甲箱子,反而有25%的概率空手而归。

看来,魔法师预测的准确率才是这个悖论的关键所在啊!

之所以为悖论,或许是因为本身给出的一些条件所限制,改变其中的关键条件,也许悖论就不存在了。

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