三门问题

一个极具争议性的概率问题,它挑战了人们的直觉判断,展示了条件概率的深刻内涵。

详细描述

游戏规则如下:

  1. 主持人展示三扇门,其中一扇门后有汽车,另外两扇门后是山羊
  2. 参赛者选择一扇门
  3. 主持人(知道每扇门后的物品)会打开剩下两扇门中的一扇,展示一只山羊
  4. 主持人给参赛者机会更换选择

核心问题:

参赛者是应该坚持最初的选择,还是换到另一扇门?哪种策略的获奖概率更高?

常见误解

误解一:概率是1/2

很多人认为主持人打开一扇门后,剩下两扇门的概率应该是相等的。 这忽略了主持人的行为提供的额外信息。

误解二:主持人的行为无关紧要

主持人的行为是有规律的:他知道汽车位置,并且一定会打开一扇有山羊的门。 这个信息改变了条件概率。

图解说明

坚持原选择

获胜概率:1/3
  • 选中汽车概率:1/3
  • 主持人行为不影响结果
  • 最终仍是1/3概率

更换选择

获胜概率:2/3
  • 选中山羊概率:2/3
  • 主持人排除另一只山羊
  • 换门必得汽车

详细概率分析

初始选择主持人打开换门结果概率
汽车 (1/3)任一山羊山羊1/3
山羊1 (1/3)山羊2汽车1/3
山羊2 (1/3)山羊1汽车1/3

贝叶斯定理证明

条件概率分析

  1. 设事件A为"初始选中汽车",概率P(A)=1/3
  2. 设事件B为"主持人打开某扇门后,换门得到汽车"
  3. P(B|A) = 0(如果选中汽车,换门必得山羊)
  4. P(B|not A) = 1(如果选中山羊,换门必得汽车)
  5. 因此换门得到汽车的概率为2/3

现实启示

决策理论

  • 新信息可能改变最优决策
  • 直觉判断往往不可靠
  • 需要理性分析概率

实践应用

  • 金融投资决策
  • 医疗诊断选择
  • 商业策略调整