上周回家,看到堂弟在写的一道数学题,突然发现这道题是一道「传说级」的经典题目。
题目是这样的:
任意圆上随机取一条弦,这条弦的长度比这个圆的内接等边三角形的边长更长的概率是多少?(如下图所示,任意取一条弦 DE,圆内接等边△ABC)
这道题看上去其实很简单,仔细观察上图,大家也差不多能猜出结果是多少,看看下面的解法:
圆的内接等边 △ABC 中 ∠C = 60°,由顶点C引出的弦,其中所有弦长大于△ABC 边 BC和AC的长度,均落在 ∠C 所对应的弧AB上,弧AB的弧长占整个圆形的三分之一,所以概率是 P = 1/3。
但 P = 1/3 真的,对吗?那我们再看看下面这种情况。
在垂直于△ABC 任意一边的直径上随机取一个点,并通过该点做一条垂直于该直径的弦,由圆内接正三角形的性质可得,在该点位于半径中点的时候,弦长等于 △ABC 的边长,当直径上的点离圆心的距离小于圆半径的 1/2 时,弦长大于△ABC 边长,所以概率 P = 1/2。
这样看,答案又变成 1/2 了,难道第一个情况算错了,那 P = 1/2 是正确答案吗?
情况远不止如此,我们再看看下面这个情况。
在△ABC 中做内切圆,当弦DE 的中点在内切圆(小圆)内时,弦 DE 的长度大于△ABC 的边长,而外接圆(大圆)的弦中点一定在内切圆(小圆)内,大圆的面积是 πr²,小圆的面积是 1/4πr² (小圆半径大圆的 1/2)。答案又变了,概率 P = 1/4 。
同一道数学题,竟然有三种答案,到底哪个答案是错的?出现这种结果的原因出在哪啊?
这个问题现象,是由法国学者贝特朗在 1899 年针对几何概型的问题,称之为「贝特朗奇论」。
其实,三个答案都是正确答案,真正问题出在了题目本身。
题目中,在「圆上取弦」的方式有问题,从概率论的角度来说,不同的「取弦」方式,所获得结果的样本空间不同,造成最后概率不同。
第一种情况,假定弦的一端是固定的,另一端在圆周上均匀分布,圆周上的点所组成样本空间为 A。
第二种情况,假定弦的中点在圆的直径上均匀分布,在直线上的样本空间为B。
第三种情况,假定弦的中点在大圆内部均匀分布,大圆内的点所组成样本空间为C。
实际上,这种 「悖论」并不是真正的「悖论」。这只是选择了不同的「弦」导致了不同的概率结果。至于哪一个概率是正确的,决定于事先确定的模型的如何应用或阐释。
样本空间:我们将随机试验 E 的一切可能基本结果(或实验过程如取法或分配法)组成的集合称为 E 的样本空间,记为 S。样本空间的元素,即 E 的每一个可能的结果,称为样本点。
生活中,概率问题看上去都很简单,但人们却经常掉入一些概率的陷阱之中。
我们常常听到的「三门问题」、「赌徒思维」都是概率给我们设下的陷阱,让我们忽视了问题内在逻辑。
上学时,我们做概率统计方面的题目,经常得出各种各样的答案,有时与正确答案相距甚远,有时会忽略不同事件发生的情况,这是因为不同思维水平的人对题目的理解大相径庭。
14天时间
带你读完
《程序员的数学2:概率统计》
快速掌握概率统计知识
你是否有以下困惑:
因为不擅长各种复杂数学符号而回避概率统计的内容?
花了大把时间啃专业权威教材,却事倍功半?
市面上充斥着各种入门级偏方,不知道该如何选择对的“老师”?
共读营目标:
不是传统概念的填鸭式教材:精选知识点,着重说明这些知识点背后的共通原理。
不涉及大理论的钩沉:讲解详细,例证丰富,初学者也能理解抽象概念的本质。
不是一本玩票的小白书:虽面向初学者,但兼备一定的内容深度。
增强强线上学习方式,放大学习效果:
领读老师视频讲解与知识延伸,快速掌握每日学习内容。
领读老师+班级社群答疑交流,助教全程学习监督。
打卡+作业,双重检验学习效果。
全勤&优秀同学领取神秘助学奖励。
领读老师:
李烨,微软资深算法工程师,畅销专栏《机器学习极简入门》作者,曾在易安信(EMC)和太阳微系统(Sun Microsystems)任软件工程师;先后参与聊天机器人、大数据分析平台等项目的开发。
你将收获:
1 个 · 资深算法工程师解读概率统计的视角。
40 个 · 核心概率统计知识点精讲。
N 个 · 概率统计方法背后的理论依据与共通原理。
1 堂 · 迈入人工智能领域的必修课。
适合人群:
非理工科背景的程序员。
希望从事人工智能、大数据方向的开发者。
对数学和逻辑感兴趣的所有人。
课程安排:
主题 |
学习内容 |
时间安排 |
开营仪式 |
认识概率 |
DAY 1 |
基本道具 |
多个随机变量之间的关系 |
DAY2-3 |
离散型分布 |
离散值的概率分布 |
DAY 4-5 |
连续型分布 |
连续值的概率分布 |
DAY 6-7 |
理论框架 |
估计与检验 |
DAY 8 |
应用场景 |
概率论应用 |
DAY 9-10 |
其他道具 |
协方差矩阵、多元正态分布 |
DAY 11-12 |
基础知识补充 |
伪随机数 |
DAY 13-14 |
能力要求:
具备至少高中数学知识(向量、微积分等基本计算能力)。
报名须知:
开营时间:2020.8.10
共读采用视频 + 班级社群学习模式。
本产品不包含纸质图书。
购买后请务必添加班级助理「图灵班班」微信:turingbook333,获得班级社群学习名额。