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全概率公式和條件概率是一樣的嗎

生活 更新时间:2024-07-21 17:15:31

從前有一戶夫妻,他們生了兩個孩子。已知其中一個是女孩,那麼另一個孩子也是女孩的概率是多少呢?


這是一道概率論課本上的經典問題,一開始的時候,很多人會覺得兩個孩子的性别是獨立事件,我們知道其中一個孩子的性别,應該對另一個孩子沒有影響。但實際上并不是這樣,我們可以列出兩個孩子性别的所有可能:


全概率公式和條件概率是一樣的嗎(概率統計為什麼條件概率的結果總和直覺不同)1


從上面這個表格裡,我們可以看出來,兩個孩子的性别組合一共有4種。其中至少有一個女孩的是三種,而這三種當中,兩個孩子都是女孩的有一種。所以答案就是1/3。


除了表格列舉出所有情況之外,我們還可以通過條件概率來計算。


全概率公式和條件概率是一樣的嗎(概率統計為什麼條件概率的結果總和直覺不同)2


我們直接套用條件概率的公式:假設A事件代表兩個孩子中有一個是女孩,B事件是兩個孩子都為女孩。顯然,我們要求的就是P(B|A)。


根據公式:


全概率公式和條件概率是一樣的嗎(概率統計為什麼條件概率的結果總和直覺不同)3


在這題當中A事件發生,B一定發生,所以P(AB) = P(A).


我們知道,兩個孩子的性别是獨立事件,其中有一個為女孩的概率等于1減去兩個都是男孩的概率,兩個都是男孩的概率等于


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所以至少有一個女孩的概率等于3/4。同理,兩個都為女孩的概率是1/4。


所以,我們套入公式


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所以另一個孩子也是女孩的概率是1/3


這個答案的計算過程沒什麼問題,我想大家應該都能看明白,但是不知道會有多少人覺得奇怪。為什麼答案不是 1/2 呢?難道兩個孩子的性别不是獨立的嗎?一個孩子是女孩和另一個孩子是男是女應該沒有聯系呀?


在我們回答這個問題之前,我們先來看另一個問題。


還是之前題目裡的夫妻,還是那兩個孩子(至少有一個是女孩)。不同的是,假設有一天我們在公園碰見了這一對夫妻。不過,與此同時,夫妻還帶了一個孩子。這個孩子是一個女孩,那麼,請問,另一個孩子也是女孩的概率是多大?


答案是 1/3 呢還是 1/2 呢?


這一次答案是1/2。等等,好像有點不太對勁。我們之前一通分析,用上各種公式進行計算,得到的結果明明是1/3,為什麼這裡就變成 1/2 了呢?這兩道題難道不是一樣的嗎?


我們看到了一個女孩,求另一個也是女孩,和已知一個是女孩,求兩個都是女孩,不是一回事嗎?


關于這一點,我們直觀上有很多種理解方式。


第一種,一開始題目中已知有一個孩子是女孩。這個約束是針對兩個孩子的,當我們看到女孩的時候,兩個孩子當中有一個是女孩的條件被達成了。那麼對于另一個孩子而言,它就從條件概率的約束當中恢複了過來,它從條件概率又變成了自然概率,那麼自然,剩下一個孩子是女孩的概率成了 1/2 。


我們遇見一個女孩的概率是:


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我們遇見一個女孩的條件下,兩個都是女孩的概率是


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這裡潛在的信息是,我們在公園遇見一個孩子,他是男是女的概率是不同的。我們遇見了女孩,會改變剩下一個孩子是女孩的概率。也就是說,遇見了女孩這個信息,提升了兩個孩子都是女孩的概率,降低了另一個孩子是男孩的概率。兩者一增一減,最後剛好都等于1/2。


這樣理解都行得通,但還是沒有解決我們之前的疑惑,為什麼看起來完全一樣的兩件事,得到的結果不同呢?就因為我們看到了其中的一個孩子嗎?可是我們看到孩子,與孩子的性别的概率應該無關才對。


會有這些疑問并不奇怪,原因也很簡單,因為我們忽略了一點:我們在公園碰見了一個孩子的時候,帶來了額外的信息。也就是說,兩個孩子當中,碰見一個孩子是女孩,和兩個孩子當中有一個是女孩,這是兩件事。因為碰見了一個孩子帶來了額外的信息,雖然這個孩子是女孩,貌似和我們條件概率裡的條件一樣。


在這個問題當中,這個隐藏信息是我們對孩子的區分。我們看孩子之前,兩個孩子是一體的,我們看了一眼之後,這兩個孩子就區分開來了。我們看之前,這是兩個孩子,看了之後,就成了我們看過的孩子和沒看過的孩子。從物理學上來看,這兩者的熵是不同的。


如果你還在糾結”觀察“這個動作,我們不妨假設另一種情況:假設這對夫妻并沒有帶孩子來公園,我們沒有見到孩子。我們和夫妻攀談,他們告訴我們,年長的孩子是女孩。請問剩下一個是女孩的概率是多少?1/2。如果他說喜歡吃糖的是女孩,剩下一個孩子是女孩的概率是多少?1/2。


不論這對夫妻怎麼表述,隻要他告訴我們一個信息,一個能夠将這兩個孩子區分開的信息,那麼,另一個孩子是男是女都會從條件概率的束縛下脫離出來,恢複自然概率。


我們忽略了這個信息來看問題,就會覺得概率時大時小,變幻莫測。這也是很多人覺得概率論非常神奇違反直覺的原因。


這個時候我們需要冷靜,先從疑問當中抽身,仔細審視一下自己的推理的過程。很多時候,疑惑當中都是因為有一些潛在的因素被我們忽略了。隻要我們梳理清楚所有的變量和信息,那麼疑團也就迎刃而解。


我在思考這些概率問題的時候,總會想起明朝心學大家王陽明的一段話。他說:你未看此花時,此花與汝心同歸于寂。你來看此花時,則此花顔色一時明白起來


大家結合上文的問題,再來思索這段話,是否有體會到幾分真意呢?


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