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李向榮 香港理工大學應用數學系副教授
每逢筆者給學生介紹條件概率(conditional probability)及貝氏定理(Bayes Theorem)時,都會用上那個著名的「蒙提霍爾三門問題」(Monty Hall problem),作為一個有趣的例子來闡明有關的運算技巧。當然,這個問題之所以聞名於世,是有關答案看似違反直覺(counterintuitive)。所以,在每次講解後,筆者也預計當中會有學生不敢相信計算出來的結果而要爭論一番。
不少人被錯誤直覺誤導
未曾聽聞蒙提霍爾Monty Hall 這個名字的朋友請別誤會,這位仁兄並非是甚麼古代著名數學家,亦不是從事有關方面工作的人。其實,蒙提霍爾是一個美國電視遊戲節目Let's Make a Deal 的主持人。而「蒙提霍爾問題」是這節目的其中一個遊戲的簡化版本。首先,參與者會被安排面對3道門。在這3道門的後面,只有其中1道有1輛汽車,其餘的兩道則各有1頭羊,遊戲的目的是讓參與者估計哪1道門後面有汽車。主持人會先讓參與者選定1道門。然後,主持人就從其餘兩道門中開啟其中1道沒有汽車的門(主持人當然清楚知道每道門的後面是甚麼)。雖然1道門已被開啟,剩下的兩道門(包括參與者先前所選定的那1道)仍然緊閉。這時,主持人會再次問參與者,會否改變初衷,選擇另外1道仍然緊閉的門。究竟參與者應否改變原先的選擇呢?既然只剩下兩道門,不少人會被錯誤的直覺所誤導,認為車在兩道門後面的機會均等。當然,對貝氏定理有所認識的朋友來說,會知道汽車在各道門後面的條件概率是不等同的。改變初衷選擇另外1道門是比較有優勢的(車在另外1道門後面的條件概率是2/3)。
在1975年,UC Berkley的Steve Selvin 首次在American Statistician稱這問題為「蒙提霍爾問題」。其後在1990年,一位據說擁有IQ高達228的知名女士Marilyn vos Savant 在她那非常受歡迎的星期日Parade雜誌專欄裡,發表了「蒙提霍爾問題」的答案(她亦是“The World's Most Famous Math Problem”(1993) 的作者)。刊出後,隨即掀起了廣泛的關注。 其實,早在1959年,Martin Gardner已在 Scientific American 發表過性質跟這個問題完全一樣的Three Prisoners Problem。而更早期的,在1889年,Joseph Bertrand在他的Calcul des probabilites也提出過這問題,後來被稱之為Bertrand's Box悖論。可是,這些老名字現在已經甚少碰到,而Steve Selvin所冠以的「蒙提霍爾」稱號已經是今天最「潮」的稱號了。
國際數學大師也陷誤區
違反直覺,是「蒙提霍爾」惹人爭議的關鍵。當年Marilyn vos Savant亦被很多一時「想不開」的數學家及統計學家所攻擊,有些言論甚至是非常不禮貌的。
曾經,國際知名的數學大師Paul Erdos(有翻譯為「保羅艾狄胥」)也錯誤地認為剩下兩道門的機會是均等的。原本,是他的老朋友Andrew Vazsonyi首先給他介紹「蒙提霍爾問題」的。但Andrew Vazsonyi並未可以令他信服及理解其中玄機,幾乎還要「反面」收場(雖然他倆是於十多歲時在出生地匈牙利布達佩斯認識的)。當時,Andrew Vazsonyi甚至用上了電腦模擬(Monte Carlo simulation)演算,也未能成功說服Paul Erds。最後,是由Paul Erds的另一位好友Ron Graham給出了一個令他滿意的解釋。這一段小插曲,可以在兩本有關Paul Erdos的傳記裡找到:Paul Hoffman的“The Man Who Loved Only Numbers”及Bruce Schechter的“My Brain is Open”。
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