竹林風
“丁零零……”編輯部的電話響起,小編一個箭步跑過去,拿起電話。
您好!最近,我有一個問題百思不得其解,想得頭都大了一圈!
看來,您的這個問題不一般呢!您先說說吧!
事情是這樣的……
原來,劉紅最近快過生日了,于是她就問班長李明,自己班或者隔壁班有沒有和她生日相同的同學,想一起過個生日。李明知道他們班有60名同學,而隔壁班只有23名,但是現在他手上沒有花名冊。
“班長!班長!別發呆啊,問你話呢!有沒有和我生日相同的呀?”
“等等,我想一想。”過了一會兒,李明對劉紅說,“我們班有兩個人生日相同的概率很大,而隔壁班大約有50%的可能有兩個生日相同的人,但是我不太確定你是不是其中一個。”
李明故作神秘,笑而不語,然后問劉紅:“問你個問題。你覺得23個人中,有兩個人生日相同的概率是多少?”
“,這個概率應該很小吧!”劉紅說。
“哈哈,你的答案正確的概率更小。”說完,李明轉身就走。
“答案不對?”劉紅懵了,“班長,你去哪兒?”
“我去趟老師辦公室,拿花名冊。”
問題陳述完畢,眾小編開始了熱烈的討論。果然是人多力量大,一會兒工夫,問題就解決了。
每個人都有生日,偶爾會遇到與自己同一天過生日的人,但在生活中,這種巧合似乎并不常有,所以你可能會覺得撞到一個人跟你同一天生日是驚天大巧合。不過從概率上來說,沒準它比你想的更容易發生。
假設你在一個23人的班級里,那么你們班有兩個人生日相同的概率是多少呢?(為簡化問題,排除生日在2月29日。)
你也覺得是 ?那我很遺憾地告訴你,你真的錯了!23人中有兩個人生日相同的概率高達50%。
這是怎么推算出來的呢?
這里,我們要進行一下反概率運算,即通過計算一群人中沒有生日相同的概率,來推算出我們想要的有生日相同的概率。如果我們正面硬求解的話,要推算出有兩個人生日相同的概率是很困難的。而要計算出一群人中沒有生日相同的概率則是非常非常容易的。
兩個人生日不同,第一個同學的生日有365種選擇,第二個同學的生日有364種選擇,所以概率是:
×≈99.73%
同理,三個人中沒有生日相同的概率是這樣算的:
××≈99.18%
四個人中沒有生日相同的概率是這樣算的:
×××≈98.36%
…………
我們以此推算會得到什么結果呢?那就是,23人中生日各不相同的概率是:
×××…×≈49.27%
這就意味著,既然生日各不相同的概率大約是49.27%,那么至少有兩個人生日相同的概率就是1-49.27%=50.73%。
我們沒有算錯,是我們的直覺錯了!科學與生活又和我們開了個玩笑。正因為計算結果與日常經驗產生了如此明顯的矛盾,所以這個有趣的數學現象被稱為“生日悖論”。
你也可以這樣想:
把第一個人與其他22個人進行比較,而第二個人則與其他21個人進行比較(因為他們之前都已經跟第一個人比較過了),第三個人與其他20個人比較……直到倒數第二個人與最后一個人比較。將23個人之間的所有比較加起來,產生22+21+20+…+1 =23×=253(種)不同的搭配,所以產生成功匹配的生日并非不可思議。
偶然事件的發生僅僅是一個概率問題,而概率并不像你所想的那么高深。“生日悖論”被眾多數學家所熟知,這很容易解釋。
“抽屜原理”告訴我們,在366個人里面,百分之百會有兩個人的生日是同一天,因為一年只有365天啊!當然,閏年除外。
“抽屜原理”也稱狄利克雷原理,由德國數學家狄利克雷明確提出,有時也被稱為鴿巢原理。用形象的語言表述就是:把m個東西任意分別放進n個空抽屜里(m>n),那么一定有一個抽屜里放進了至少2個東西。比如,從1,2,…,10中任取6個數,其中至少有2個數的奇偶性不同。因為1~10中有5個奇數和5個偶數,取6個數,則有2個數的奇偶性必定不同。
當只有1個人時,概率為0%;當人數大于365時,概率是100%。于是,在1~365這個區間內,我們直覺地認為,對應的概率應該是線性地從0%增長到100%。然而,讓人意想不到的是,實際上只要57個人,有兩個人生日相同的概率就可以達到99%。
所以,“生日悖論”的本質就是,隨著元素增多,出現重復元素的概率會以驚人的速度增長,而我們低估了它的速度。因為當看到“有人生日相同”時,我們下意識地用“與我生日相同”去推測,以致于認為概率增長為平穩增長。
怎么樣?原來讓我們驚嘆的巧合,僅僅是一個概率問題,驚不驚喜?
其實,類似于這個問題的概率悖論還有很多,計算的結果往往和人們的預期相差甚遠。所以,我們必須依靠科學的計算方法來研究問題,而不是單憑推測。