INKWIRE(7) reasoning puzzles INKWIRE(7)
monty-hall
三扇门与知情的主持人
奖品没有移动,但信息移动了。
名称
题目
三扇门。其中一扇后面是奖品,另外两扇后面是空的。你选了 1 号门。知道奖品在哪的主持人打开 3 号门,让你看到它是空的,然后给你一个选择:保留 1 号门,或者改选 2 号门。
他本来一定会打开一扇空门,而且他绝不会打开你选的那一扇。你应该改选吗?是改不改都一样,还是取决于「两扇空门都能开时他会怎么选」?
通常的答案——改不改都一样,剩下两扇门就是五五开——是错的。精确的答案要把「主持人的规则已知」和「规则未知」这两种情形分开。
信号
条件与每个条件所强制的结论
| # | 条件 | 它强制了什么 |
|---|---|---|
| 1 | 奖品在你选择之前均匀随机放置 | 1 号门中有奖的概率是 1/3,另外两扇门合起来是 2/3 |
| 2 | 主持人知道奖品在哪 | 他的动作不是随机的,而是「奖品位置 + 你的选择」的确定函数,因此携带关于奖品的信息 |
| 3 | 主持人总是打开一扇空门 | 若奖品在 1 号门,他可开 2 也可开 3;若奖品在 2 号门,他必须开 3;若在 3 号门,他必须开 2 |
| 4 | 主持人绝不打开你选的那扇门 | 你最初的选择原封不动地存活下来,因此它的概率不可能被向上更新;那 2/3 始终留在你没选的两扇门上 |
| 5 | 他打开了 3 号门,而且是空的 | 改选 2 号门取胜的世界,恰好是「奖品在 2 号门」的那些世界,占全部的 1/3,而坚守取胜的是 1/3 × 1/2 = 1/6 |
例子
解题法
把主持人的决策规则写下来,枚举与你所观察到的结果相容的全部世界,然后做除法。那扇被打开的门不是关于它自己的证据,而是关于「选择它的那条规则」的证据。
[+] 完整解法 4
数世界。三种放置方式等概率。若奖品在 1 号门,主持人可以开 2 也可以开 3;假设他抛硬币决定,于是这一情形分裂成两个各为 1/6 的半世界。若奖品在 2 号门,他必须开 3——一个 1/3 的世界。若在 3 号门,他必须开 2——一个 1/3 的世界。
你观察到的是「开了 3 号门」。这一观察排除了「奖品在 3 号门」的世界。存活下来的是:奖品在 1 号门且开了 3 号门(1/6),以及奖品在 2 号门且开了 3 号门(1/3)。该观察的总概率是 1/6 + 1/3 = 1/2。
取条件可得:P(奖品在 1 号门 | 开了 3 号门) = (1/6) / (1/2) = 1/3;P(奖品在 2 号门 | 开了 3 号门) = (1/3) / (1/2) = 2/3。改选取胜的次数是坚守的两倍。
规则很重要。如果主持人不是随机挑,而是「总是打开编号较小的那扇空门」,那么当奖品在 1 号门时他永远开 2 号门;此时你若看到 3 号门被打开,就意味着奖品必定在 2 号门。同样的门、同样的主持人,规则不同,答案就不同。
近亲条目
- [F] base-rate 一个生动的新细节压过了本该用来衡量它的那个大得多的数字。
- [P] census 所有人都早已知道,但不说出口就什么事都不会发生。
- 目录 — /zh/t/puzzle/
[+] 补充与常见疑问 3
- 为什么主持人的「知道」会改变什么?
- 因为它让他的选择不再是随机的。随机揭晓不会提供关于奖品的信息;而受知识约束的揭晓是一条消息,消息会更新概率。
- 如果主持人只在你显得犹豫时才开门呢?
- 那么「他开了门」这件事本身就是额外证据,2/3 这个数字在不说明完整规则的情况下不再适用。这正是本题是关于「对规则取条件」而不是关于门的教材案例。
- 如果我一开始选的是 2 号门,答案还成立吗?
- 成立,只是标签做了置换。你选的那扇门保持 1/3,你没选的两扇合起来保持 2/3,而主持人的揭晓把全部 2/3 集中到了剩下那扇未开的门上。
适用范围 — 本题用于推理练习;上面的条件概率在所述主持人规则下精确成立。