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题目

Paula把一副牌充分洗匀,然后从牌顶开始一张一张翻开。

在任意时刻,Victor都可以叫停,并押$1赌下一张牌是红牌。他只能下注一次;如果他始终不叫停,那么就等于自动押最后一张牌是红牌。

问:Victor的最佳策略是什么?他最多能把胜率提高到比\(50\%\)高多少?

(假设这副牌里有26张红牌和26张黑牌。)

分析

答案是:他根本不能把胜率提高到超过\(50\%\)

也就是说,最佳胜率就是\(\frac{1}{2}\)

所以所谓“最佳策略”其实是:怎么停都一样。立刻下注可以,等到后面再下注也可以,期望胜率始终都是\(\frac{1}{2}\)

关键在于下面这个量。

假设当前还剩\(r\)张红牌、\(b\)张黑牌没有翻开,那么如果Victor此刻下注,他赢的概率就是\(\frac{r}{r+b}\)

现在看再多翻一张之后会怎样。

  1. 如果下一张是红牌,概率为\(\frac{r}{r+b}\),那么新的赢面变成\(\frac{r-1}{r+b-1}\)
  2. 如果下一张是黑牌,概率为\(\frac{b}{r+b}\),那么新的赢面变成\(\frac{r}{r+b-1}\)

因此,多看一张牌以后,Victor未来“下注即赢”的概率期望是

\[ \frac{r}{r+b}\cdot\frac{r-1}{r+b-1}+\frac{b}{r+b}\cdot\frac{r}{r+b-1}.\]

化简得

\[ \frac{r(r-1)+br}{(r+b)(r+b-1)} =\frac{r(r+b-1)}{(r+b)(r+b-1)} =\frac{r}{r+b}.\]

也就是说:如果现在的赢面是\(\frac{r}{r+b}\),那么无论先多看一张牌再决定,平均下来赢面仍然是\(\frac{r}{r+b}\),并不会变好。

一开始还没翻牌时,\(r=b=26\),所以当前赢面就是\(\frac{26}{52}=\frac{1}{2}\)

而上面的计算说明:每往后看一张牌,虽然有时局面对Victor更有利,有时更不利,但平均而言他的赢面始终保持不变。

所以无论Victor采用什么停止规则,只要这个规则只依赖于已经翻出的牌,他最终下注时的平均赢面仍然只能是\(\frac{1}{2}\)

这就证明了他不可能做得比五五开更好。

直观理解

例如,Victor当然可以等到“剩余红牌多于黑牌”时再下注;那样一旦下注,当时的胜率确实会高于\(\frac{1}{2}\)。但与之对应,也会有一些局面使他迟迟等不到理想时机,甚至最后被迫在很差的位置下注。两方面恰好完全抵消。

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