三囚犯问题 (Three Prisoners problem)

问题描述

三名囚犯,A、B和C,被告知他们将被判刑。他们知道其中一人将被释放,但不知道具体是哪一位。狱卒知道谁将被释放。囚犯A要求狱卒告诉他B和C中谁将被处决。狱卒拒绝直接告诉他,但确实告知了A一个关于B或C的信息,告诉A其中一人将会被处决,而不是释放。A很高兴,因为他认为现在自己获释的概率从1/3增加到1/2。他错了么?

分析和解答

乍一看,囚犯A的逻辑似乎是合理的。他认为原来的概率是1/3,现在已知B或C会死,那么A获释的概率应该增加到1/2。但实际上,这个推理是错误的

正确的分析需要考虑条件概率。当狱卒告诉A B会被处决时,这提供了新的信息。原本A获释的概率是1/3,B或C获释的概率都是1/3。如果A确实是被释放的那个人,狱卒可以选择告知B被处决或者C被处决,所以如果狱卒告知B死亡,A的概率仍然是1/3。如果A是被处决的那个人,狱卒只能告知B或C被处决,所以如果狱卒告知B死亡,A被处决的概率是2/3。

换句话说,狱卒的声明实际上并没有改变A获释的初始概率。狱卒告知的内容,比如B被处决,实际上包含了有关A获释情况的信息。当A听到狱卒告知B被处决时,需要重新评估他的概率。他应该意识到,如果A原来是获释的,狱卒可以给出这样的回答。如果A原来被处决,狱卒给出这样的回答是因为狱卒不得不告知A。因此,囚犯A最初的1/3获释概率并没有改变,而C获释的概率增加到了2/3

误解的原因

人们容易误解这个问题的原因主要在于没有完全理解条件概率。我们倾向于认为在得知B会被处决后,剩下的两个囚犯中只有一个会被释放,因此概率变成了1/2。但这种思维忽略了狱卒提供信息的前提:狱卒知道谁会被释放。狱卒的选择,实际上依赖于A是否会被释放。因此,狱卒提供的信息是依赖于原始概率的。对条件概率的错误理解,导致了对问题的误解

结论

三囚犯问题是一个经典的概率论悖论,它揭示了人们在面对条件概率时的直觉误区。 尽管看起来似乎获释概率发生了变化,但实际上,狱卒告知的信息并没有改变A最初的获释概率。这个问题强调了在评估概率时,细致分析新信息来源以及其对原有概率的影响的重要性。

参考资料