该努力训练,提高自身的能力。
4概率论在博弈学中的运用
博弈学中概率论运用的十分广泛,同样也起着十分重要的作用。
4.1赌本分配问题
例7.甲,乙两个赌徒在每一局的获胜的概率都是1/2。两人约定谁先赢得一定的局数就能得到全部的赌本,但是赌博在中途因外来因素被打断了,请问在以下各种情况下,应如何合理分配赌本:
(1)甲,乙两个赌徒都各需赢k局才能获胜;
(2)甲赌徒还需赢2局才能获胜,乙赌徒还需赢3局才能获胜; (3)甲赌徒还需赢n局才能获胜,乙赌徒还需赢m局才能获胜[7]。 解:为了表示赌局的公平性,合理分配的赌注,就要按照甲乙两人最终获胜的概率大小来分赌本。
(1)由于在这种情况下,甲乙两人都需要赢k局才能获胜,而且每一局甲乙两人的赢率是一样的,甲乙两人所处的地位是对称的,所以甲乙两人最终获胜的概率都是1/2,甲获得全部赌本的1/2,乙获得全部赌本的1/2。
(2)甲赌徒还需要再赢2局,乙赌徒还需要再赢3局,那么最多再进行4局就能够分出胜负,设Ai表示如果再继续赌下去的第i局中为甲获胜,i=1,2,3,4,则甲最终获胜的概率P1=P(A1A2)+P(A1A2 A3)+P(A1A2A3)+P(A1A2A3A4)+P
(A1A2A3A4)+P(A1A2A3A4)=(1/2)2+2×(1/2)3+3×(1/2)4=11/16
所以甲赌徒最终获胜的概率为11/16,乙赌徒获胜的概率为5/16,赌本的分配应当为甲分得全部赌本的11/16,乙分得全部赌本的5/16。
(3)甲赌徒还需要赢n局,乙赌徒还需要赢m局,那么最多再赌n+m-1局必分胜负,则存在有2n?m?1种可能的情况,如果甲最终获胜了:那么在这n+m-1局种甲赢
1m?1了n局,那么乙最多只能赢m-1局,则共有C0n?m?1+Cn?m?1+??+Cn?m?1种情况,设
1m?1 a=C0+C+??+Cn?m?1n?m?1n?m?1
b=C
mn?m?1+C
m?1n?m?1+??+C
n?m?1n?m?1
[8]
a+b=2
n?m?1 —6—
则甲最终获胜的概率为P2=
a2n?m?1 乙最终获胜的概率为P3=
b2n?m?1
根据甲乙赢的概率来公平分赌本的话,所以甲得全部赌本的a/2n?m?1,乙得全部赌本b/2n?m?1。 4.2赌博中的庄家盈利
赌博中庄家常常给赌徒制造一种幻觉性心理,让赌徒觉得自己有很大的赢率,实际上这种心理是不切实际的。可以通过概率的方法来解释这一现象的不实际性。
例8.新年前夕,人们采办年货的时候,总会有一些人摆出小赌摊,这个赌摊的主人准备了一个红色的袋子,袋子从外面是看不到里面的,赌摊的主人准备了8个黑色的小球和8个白色的小球,将这些球都放入袋子里面,并规定是这样的,想要来尝试的人需要交1元钱,然后从袋子里面摸出5个小球。如果摸到的是5个黑色小球奖励20元,如果摸到的是4个黑色的小球就奖励2元,如果摸到的有3个白子则赌摊的主人会送你一个价值5角的新春“福”字,如果摸到的是其他的,主人也会送你一句新春祝福。那么
(1) 摸到能够奖励20元的小球的概率有多少呢? (2) 能获得2元钱的概率有多少呢?
(3) 如果每天有1000人来到这个赌摊这里摸球,赌摊的主人可以得到多少钱
的收益呢?
5解:一共有16个小球,从这16个小球中间摸出5个小球的会出现的情况有C16种。5(1)其中摸出的球中5个均是白球的可能情况数为C8,由此可以得出任意摸出的555个小球为白球的概率为C8/ C16?0.0128,也就是说赢得20元的概率不到2%。
41(2)其中摸出5个球中有4个白球和1个黑球的可能性为C8C8种。那么任意摸415出的5个小球中有4个白球1个黑球的概率为C8C8/ C16?0.1282,也就是说,赢得
2元的概率为12.82%[9]。
32(3)任意摸出的5个小球中有3个白球,2个黑球的可能性为C8C8,则可以换325到新春“福”字的概率为C8C8/ C16?0.3590。如果每天有1000次参与这个赌博,
那么大约有13个人可以获得20元,有128个人可以获得2元,有359可以获得“福”
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字,也就是价值5角,也就是说赌摊的主人要支付的钱为695.5元。但是这1000个人用于尝试的钱为1000元,那么主人可以净赚300多元,可见,根据概率的方法计算,赌博中的庄家是一定会赢利的,这也说明了赌博是一种欺诈的行为。
5概率论在密码学中的运用
随着电脑的普及,电子文件所占的比重越来越大,在广泛使用的同时,怎样保证其安全性和可靠性呢?这就出现了常见的加密文件。加密文件中密码的存在极大的加强了文件的安全性,采用加密措施的文件,其被破译出来的可能性很小。这一点可以通过概率计算的方法加以验证。
例9:某加密文件的密钥长度为10,其中每一位的密钥可能为26个英文字母中的任意一个,且区分大小些,也可能为[0,9]区间内的任意整数。若采取穷举攻击的方法破译密码,设尝试一个组合的时间为0.1秒,当破译时间超过7天则该文件破译所花费的带价将高于文件本身的价值,破译者将选择放弃破译。那么这个加密文件是否有破译的价值呢?若是破译者已知密钥的前5位为同一个英语字母,而后5位为数字,那么这份文件是否存在破译的价值?
解:26个英语字母区分大小写,共有52种可能性[10]。加上十个数字,那么任意一位有62种可能性。这个加密文件的密钥长度为10,那么密码组合的可能性为
101911C162× C62×??× C62=62=52036560683837093888≈5.2×10
10个
一天为24个小时,为86400秒,由此可得破译出这个密码大约需要6×1011天。这说明破译出这个密码是一个小概率事件,其花费的代价远远大于文件本身的价值,所以破译者会放弃破译,文件的安全性得到了保障。
若是破译者已知密钥的前5位为英语字母,而后5位为数字,则其组合的可能性
6111为C152×C10× C10×??× C10=5.2×10 所以破译这个密码需要6天,那么这个
5个
文件是可以尝试去破译的。
6概率论在保险中的运用
保险是一项使投保人和保险公司能够同时取得利益的活动,投保人缴纳一定数额的保险金,如果遇到投保范围内的问题时,保险公司将支付投保人数倍甚至更多的金
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额,能够在一定程度上帮助投保人解决问题。若是投保人没有出现问题时,其缴纳的保险金是不予以退还的。一般情况下,投保人遇到问题的概率是相对稳定的,那么保险公司就需要确定合理的赔率来保证公司的盈利,这就涉及到了概率的应用。 例10:有10000名条件背景基本相同的人参加了某保险公司的一项人寿保险,该公司的规定是,每一位投保人在年初的时候需要交纳200元的保险金,若是在这一年的时间范围内不幸死亡,那么其收益人将从保险公司获得100000的赔偿金。已知,这类型的投保人的死亡率为0.001.那么该保险公司开展这项业务获利的概率为多少?至少获利500000的概率为?
解:设X为10000名投保人在一年内死亡的人数,保险公司这一项人寿保险业务一年的总收入为10000×200=2000000(元)。投保人一年内死亡的概率为0.001,于是有n=10000,p=0.001两者差异较大,所以用?=np=10的泊松分布进行近似计算。 当X>20时,保险公司就会亏损,因此只要X<20时,该项将获利,其概率为
10k?10
P(X<20)≈?e=0.998
k?0k!20这说明保险公司的这一项业务盈利的概率达到了99.8%,也就是说亏损的可能性是极小的。
保险公司在这项业务上面至少可以获利500000就相当于X≤15。其概率为
10kP(X≤15)≈? e?10=0.951
k?0k!15这说明保险公司在这一项业务上有95.1%的概率获利达到500000,该保险公司设置保险赔偿的金额是合理的。 小结
概率论在生活中已经得到了广泛的应用,为方方面面带来了便利[11],同样也合理的解释了许多现象,解决了很多问题,本文仅就其中五个方面举出了一些例子,以说明其应用,相信随着科技的发展,概率论必将在生活中有越来越多的应用。
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参考文献:
[1]袁卫,庞浩,曾五一[M].统计学.高等教育出版社.2004
[2]廖炜炜,张伟.运用概率与数理统计对经济分析的探讨[J].北方经贸.2009(4) [3]蔡宣三.决策与经济计划最优化.清华大学出版社[M]1982
[4]朱耀兵,宋程.城市平面交叉可靠性分析[J].中国城市交通.2010(1) [5]杨晓光.城市道路交通设计指南[M].人民交通出版社.2003 [6]陈安槐,陈萌生.体育大词典[M].上海辞书出版社.2000 [7]杨忠连,等.小概率原理在日常生活中的应用[J].科技信息.2008 [8]茆诗松,等.概率论与数理统计[M].高等教育出版社,2004. [9]李贤平.概率论基础[M].高等教育出版社.2003 [10]杨波.现代密码学[M].清华大学出版社.2007 [11]高鸿业.西方经济学[M].中国人民大学出版社.2004
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