撰文 | 夏志宏
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上小學時很不喜歡做分數加減法,先得通分,再加減分子,一不小心就會出錯。下面是常見的錯誤:
或者,
兩道題犯了同樣的錯誤:分子加分子,分母加分母。可能你不知道,上面兩道題有時是對的,主要看你用在哪裡。在概率論裡,加法通常就是這麼做的。請看下面的例子。
兩個口袋裡裝著圍棋,假定第一個口袋裡有5個黑子,6個白子,取黑子的概率是5/11;第二個口袋裡有6個黑子,3個白子,取黑子的概率是6/9。把兩個口袋放在一起,取黑子的概率就是11/20。也就是說,5/11的概率加上6/9的概率是11/20。
同樣,第二道題在概率論裡也是對的。
因為概率加減法完全不符合分數加減法的基本法則,其結論也就可能違背常識,令人驚歎。
我們還是用上面的數字。如圖,兩張桌子上各放兩口袋,
桌子甲: 口袋A,5黑子+6白子;口袋B,3黑子+4白子;
桌子乙: 口袋A,6黑子+3白子;口袋B,9黑子+5白子。
我們的遊戲是取到黑子中獎。
對於桌子甲的中獎概率,
所以口袋A中獎概率大。
對於桌子乙,
所以還是口袋A中獎概率大。
現在是見證數學魔術時刻。兩張桌子都是口袋A好,如果把兩張桌子A和A放在一起,得獎概率是
如果把B和B放在一起,得獎概率是
結論:選擇B更好,得獎概率更大!是不是有點不可思議?
你可能覺得這只是一個數學遊戲,事實上這種現象在日常生活中時有發生。
兩種新藥A、B分別在上海和北京測試,效果都是A比B好。但測試數據放在一起時,卻發現是B比A好。
美國加州大學伯克利分校有個課題組,曾研究女生在研究生錄取時是否受到歧視,其文章在《科學》(Science)[1]發表。課題組在兩組獨立數據下的結論都是女生受到歧視,但數據放在一起後發現,女生並沒有受到歧視。
在概率論裡,上述現象叫辛普森悖論(Simpson’s Paradox),其基本原因就是概率加減法和我們平常加減法不同,由此衍生了很多有趣的數學問題(是的,可以寫好幾個博士論文)。看似高深的數學有時其實很簡單。
——2018.5. 深圳
加州大學伯克利分校的研究:
P. J. Bickel, E. A. Hammel, J. W. O'Connell. Sex Bias in Graduate Admissions: Data from Berkeley, Science 07 Feb 1975: Vol. 187, Issue 4175, pp. 398-404
DOI: 10.1126/science.187.4175.398
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