Ich habe dieses Rätsel im Internet gesehen: https://ed.ted.com/lessons/can-you-solve-the-frog-riddle-derek-abbott
Zusammenfassend; Es gibt eine Population von Fröschen mit Männern: Frauen im Verhältnis 50:50. In Ihrer Nähe befinden sich zwei Bodenflecken, von denen einer einen Frosch und der andere zwei Frösche enthält. Ihr Überleben hängt davon ab, dass Sie einen weiblichen Frosch in einem dieser beiden Flecken finden, aber Sie können nur einen Versuch unternehmen. Sie können im Voraus nicht sagen, welche Frösche welche sind, außer dass Sie wissen, dass einer der Frösche im Patch mit zwei Fröschen männlich ist.
Die Antwort auf das Rätsel lautet, dass die Wahrscheinlichkeit, dass der einzelne Frosch weiblich ist, 50% beträgt, die Wahrscheinlichkeit, dass einer der beiden Frösche weiblich ist, jedoch 2/3 (67%) beträgt. Die Erklärung ist, dass es vier mögliche Kombinationen von männlichen weiblichen Paaren gibt, eine ist ausgeschlossen, weil wir wissen, dass ein Frosch männlich ist, daher 2/3 Kombinationen, bei denen wir einen weiblichen Frosch im Paar finden, und 1/3, bei denen wir dies nicht tun.
Die Wahrscheinlichkeiten scheinen mir einfach falsch zu sein; Kann jemand den Grund klären, warum dies der Fall ist?
Ich vermute, dass die Frage, die mir fehlt, subtil formuliert ist.
Während ich das Problem lese, haben wir die Wahl zwischen zwei Optionen, die beide einfach eine 50: 50-Chance darstellen, ob ein einzelner Frosch männlich oder weiblich ist. Nicht zu wissen, welcher Frosch in dem Paar definitiv männlich ist, sollte keinen Einfluss auf die Wahrscheinlichkeit des anderen haben.
Wenn ich falsch liege, möchte ich wirklich verstehen warum!
Antworten:
Schauen wir uns das Froschpaar an. Männliche Frösche werden im Video durch Quaken identifiziert.
Wie im Video erklärt, gibt es 4 gleich wahrscheinliche Ergebnisse bei 2 Fröschen, bevor wir ein Quaken hören:
Unter der Annahme, dass Männer und Frauen gleichermaßen und unabhängig voneinander auftreten, ist unser Probenraum{(M,M),(F,M),(M,F),(F,F)} und wir haben Wahrscheinlichkeit 1/4 für jedes Element.
Sobald wir das Krächzen dieses Paares hören, wissen wir, dass mindestens ein Frosch männlich ist. Also das Ereignis(F,F) ist unmöglich. Wir haben dann einen neuen, reduzierten Probenraum, der durch diese Bedingung induziert wird:{(M,M),(F,M),(M,F)} . Jede verbleibende Möglichkeit ist immer noch gleich wahrscheinlich, und die Wahrscheinlichkeit aller Ereignisse zusammen muss sein1 . Die Wahrscheinlichkeit für jedes dieser drei Ereignisse im neuen Probenraum muss also sein1/3 .
Das einzige Ereignis, das für uns schlecht endet, ist( M., M.) , also gibt es eine 2 / 3 Überlebenschance.
Formal bedeutet die Definition der bedingten Wahrscheinlichkeit:
Dies ist wirklich das gleiche Verfahren, das wir wie oben durchdacht haben.
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Da die Mathematik bereits angelegt ist, werde ich versuchen, etwas Intuition zu vermitteln. Das Problem ist, dass das Wissen, dass mindestens ein Frosch männlich ist, sich von dem Wissen unterscheidet, dass ein bestimmter Frosch männlich ist. Der erstere Fall enthält weniger Informationen und dies erhöht effektiv unsere Chancen gegenüber der letzteren Situation.
Rufen Sie die Frösche links und rechts an und nehmen Sie an, dass uns gesagt wird, dass der rechte Frosch männlich ist. Dann haben wir zwei mögliche Ereignisse aus dem Probenraum eliminiert : das Ereignis, bei dem beide Frösche weiblich sind, und das Ereignis, bei dem der linke Frosch männlich und der rechte Frosch weiblich ist. Jetzt ist die Wahrscheinlichkeit wirklich die Hälfte und es spielt keine Rolle, welche wir wählen. Das gleiche Argument trifft zu, wenn wir erfahren, dass der linke Frosch männlich ist.
Wenn uns jedoch nur gesagt wird, dass mindestens ein Frosch männlich ist, was passiert, wenn wir das Krächzen hören, können wir das Ereignis nicht beseitigen, dass der linke Frosch männlich und der rechte Frosch weiblich ist. Wir können nur das Ereignis eliminieren, dass beide weiblich sind, was das Ereignis, dass mindestens eines weiblich ist, wahrscheinlicher macht als die vorherige Einstellung.
Ich denke, der Grund, warum dies verwirrend ist, ist, dass wir natürlich denken, wenn wir lernen, dass mindestens einer männlich ist, sollten wir nicht geneigt sein, das Froschpaar zu wählen. Es ist wahr, dass diese Informationen es weniger wahrscheinlich machen, dass mindestens eine Frau ist, aber auch erkennen, dass es eine volle Dreiviertel-Chance für mindestens eine Frau gab, bevor wir überhaupt etwas gelernt haben. Es ist die Mehrdeutigkeit der Informationen, die wir erhalten, die es so macht, dass wir immer noch die beiden Frösche dem einen vorziehen sollten.
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Ihre Intuition ist in diesem Fall richtig. Wie das Problem angegeben ist, liegen Ihre Überlebenschancen bei 50%. Das Video gibt den Problembereich aufgrund der uns vorliegenden Informationen falsch an und kommt daher zu einer falschen Schlussfolgerung. Der richtige Problembereich enthält 8 Bedingungen und lautet wie folgt.
Wir haben zwei Frösche auf einem Baumstamm, und einer von ihnen hat gekrächzt, was sind unsere Möglichkeiten? (M bezeichnet männlich, F bezeichnet weiblich und c bezeichnet krächzend, erste Position ist links, zweite Position ist rechts)
Jeder Fall basiert gleichermaßen auf den Informationen, die wir haben, wenn wir die Bedingungen beseitigen, wenn wir wissen, dass ein männlicher Frosch krächzt. Wir stellen fest, dass 4 Ergebnisse zu erwarten sind. Der linke männliche Frosch krächzte neben einem rechten männlichen Frosch, der still war. Der rechte männliche Frosch krächzte neben einem linken männlichen Frosch, der still war. Oder es gab einen krächzenden männlichen Frosch, gepaart mit einer einzelnen weiblichen Frosch in beide Richtungen. Um dies intuitiv zu verstehen, krächzen die beiden männlichen Frösche doppelt so häufig wie der einzelne männliche Frosch, der mit einer Frau gepaart ist. Daher müssen wir ihn angemessen gewichten.
Sie können den Suchraum auch durch krächzenden Frosch (C) und nicht krächzenden Frosch (N) unterteilen. Da der krächzende Frosch zu 100% männlich ist, können Sie ihn aus Ihrer Suche streichen, da er keine Chance hat, Ihnen beim Überleben zu helfen. Während der Autor beabsichtigte, ein "Monty Hall Problem" zu schaffen, schufen sie versehentlich ein "Jungen- oder Mädchenparadoxon".
Die folgenden Fragen führen zu unterschiedlichen Ergebnissen:
Wenn es einen Mann gibt, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass der andere weiblich ist?
Angesichts der Tatsache, dass ein männlicher Frosch krächzte, wie hoch ist die Wahrscheinlichkeit, dass der andere weiblich ist?
Ich kenne mehr Informationen im zweiten Fall
https://en.wikipedia.org/wiki/Monty_Hall_problem
https://en.wikipedia.org/wiki/Boy_or_Girl_paradox
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Eine klarere Antwort darauf, da die vorherige zu lang und nicht leicht zu verstehen war.
Die möglichen Ergebnisse sind unterschiedlich, obwohl ich dieselben Buchstaben verwendet habe. Um den Probenraum zu verdeutlichen, werde ich die möglichen Ergebnisse beschreiben
MM -> "Das Männchen ist links" - "Ein zufälliges Männchen rechts"
MF -> "Das Männchen ist links" - "Eine zufällige Frau rechts"
MM -> "Das Männchen ist rechts" - "Ein zufälliges Männchen links"
MF -> "Das Männchen ist rechts" - "Eine zufällige Frau links"
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Das Problem, das ich mit diesem Problem habe, ist, dass die Lösung offenbar unterschiedliche Regeln für das verwendet, was sie für ein mögliches Ergebnis für die beiden Frösche hält, die männlich und weiblich sowie männlich und männlich sind.
Das F / M-Paar und das M / F-Paar unterscheiden sich, da wir nicht wissen, ob der erste oder der zweite Frosch männlich ist. F / M und M / F sind also zwei getrennte Möglichkeiten, obwohl das Ergebnis immer noch besteht beträgt "ein weiblicher Frosch, ein männlicher Frosch".
Das M / M-Paar wird jedoch nur als ein mögliches Ergebnis angesehen, obwohl dieselbe Logik gelten sollte: Wir wissen nicht, welcher Frosch das krächzende Geräusch verursacht hat, sodass jeder Frosch derjenige sein könnte, den wir gehört haben, und der andere man konnte immer noch männlich sein, es krächzte einfach nicht.
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Nichts wissen:{(M,M),(M,F),(F,M),(F,F)} . Drei Paare mit mindestens einer Frau aus vier möglichen Kombinationen:3/4 oder 75%
Zu wissen, dass der erste männlich ist:{(M,M),(M,F)} . Ein Paar mit mindestens einer Frau aus zwei möglichen Kombinationen:1/2 oder 50%
Zu wissen, dass es mindestens einen Mann gibt:{(M,M),(M,F),(F,M)} . Zwei Paare mit mindestens einer Frau aus drei möglichen Kombinationen:2/3 oder 67%
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Bevor wir ein Quaken hören, gibt es 4 gleich wahrscheinliche Ergebnisse bei 2 Fröschen:
Frosch 1 ist männlich, Frosch 2 ist männlich
Frosch 1 ist weiblich, Frosch 2 ist männlich
Frosch 1 ist männlich, Frosch 2 ist weiblich
Frosch 1 ist weiblich, Frosch 2 ist weiblich
Unter der Annahme, dass Männer und Frauen gleich und unabhängig voneinander auftreten, beträgt unser Probenraum {(M, M), (F, M), (M, F), (F, F)}, und wir haben eine Wahrscheinlichkeit von 1/4 für jedes Element.
Sobald wir das Krächzen von diesem Paar hören, wissen wir, dass mindestens ein Frosch männlich ist. Dieses Männchen kann gleichermaßen wahrscheinlich Frosch 1 oder Frosch 2 sein. Es gibt also zwei gleich wahrscheinliche Ergebnisse für Frosch 1:
Frosch 1 ist männlich
Frosch 1 ist zufälliger Frosch
Unter der Annahme, dass Männer und Frauen gleichermaßen und unabhängig voneinander auftreten, ist es wahrscheinlich, dass der zufällige Frosch ein zufälliger Mann oder eine zufällige Frau ist.
P (Frosch 1 ist zufälliger männlicher gegebener Frosch 1 ist zufälliger Frosch) = P (Frosch 1 ist zufälliger weiblicher gegebener Frosch 1 ist zufälliger Frosch) = 1/2
P (Frosch 1 ist zufälliger Mann und Frosch 1 ist zufälliger Frosch) = P (Frosch 1 ist zufälliger Frosch) P (Frosch 1 ist zufälliger Mann, wenn Frosch 1 zufälliger Frosch ist) = (1/2) (1/2) = 1 / 4
P (Frosch 1 ist zufällige Frau und Frosch 1 ist zufälliger Frosch) = P (Frosch 1 ist zufälliger Frosch) P (Frosch 1 ist zufällige Frau, wenn Frosch 1 zufälliger Frosch ist) = (1/2) (1/2) = 1 / 4
Es gibt also 3 mögliche Ergebnisse für den Frosch 1:
Frosch 1 ist männlich
Frosch 1 ist ein zufälliger Mann
Frosch 1 ist zufällig weiblich
und Wahrscheinlichkeiten sind:
P (Frosch 1 ist männlich) = 1/2
P (Frosch 1 ist zufälliges Männchen) = 1/4
P (Frosch 1 ist zufällig weiblich) = 1/4
Für jedes mögliche Ergebnis für Frosch 1 gibt es zwei mögliche Ergebnisse für Frosch 2:
Frosch 2 ist männlich
Frosch 2 ist zufälliger Frosch
Für jedes mögliche Ergebnis für Frosch 1 ist es wahrscheinlich, dass der zufällige Frosch ein zufälliger Mann oder eine zufällige Frau ist.
Für jedes mögliche Ergebnis für Frosch 1 gibt es drei mögliche Ergebnisse für Frosch 2:
Frosch 2 ist männlich
Frosch 2 ist ein zufälliger Mann
Frosch 2 ist zufällig weiblich
P (Frosch 2 ist männlich, Frosch 1 ist männlich) = 0
P (Frosch 2 ist männlich, Frosch 1 ist zufällig männlich) = 1
P (Frosch 2 ist männlich, Frosch 1 ist zufällig weiblich) = 1
P (Frosch 2 ist ein zufälliger Mann, wenn Frosch 1 männlich ist) = 1/2
P (Frosch 2 ist zufälliges Männchen, wenn Frosch 1 zufälliges Männchen ist) = 0
P (Frosch 2 ist zufälliger Mann, wenn Frosch 1 zufällig weiblich ist) = 0
P (Frosch 2 ist zufällig weiblich, Frosch 1 ist männlich) = 1/2
P (Frosch 2 ist zufällig weiblich, Frosch 1 ist zufällig männlich) = 0
P (Frosch 2 ist eine zufällige Frau, wenn Frosch 1 eine zufällige Frau ist) = 0
P (Frosch 2 ist zufällig männlich und Frosch 1 ist männlich) = P (Frosch 1 ist männlich) P (Frosch 2 ist zufällig männlich, wenn Frosch 1 männlich ist) = (1/2) (1/2) = 1/4
P (Frosch 2 ist zufällig weiblich und Frosch 1 ist männlich) = P (Frosch 1 ist männlich) P (Frosch 2 ist zufällig weiblich, wenn Frosch 1 männlich ist) = (1/2) (1/2) = 1/4
P (Frosch 2 ist männlich und Frosch 1 ist zufällig männlich) = P (Frosch 1 ist zufällig männlich) * P (Frosch 2 ist männlich, wenn Frosch 1 zufällig männlich ist) = (1/4) * 1/4 = 1/4
P (Frosch 2 ist männlich und Frosch 1 ist zufällig weiblich) = P (Frosch 1 ist zufällig weiblich) * P (Frosch 2 ist männlich, wenn Frosch 1 zufällig weiblich ist) = (1/4) * 1 = 1/4
Unser Stichprobenraum ist also {(männlich, zufällig männlich), (männlich, zufällig weiblich), (zufällig männlich, männlich), (zufällig weiblich, männlich)}, und wir haben eine Wahrscheinlichkeit von 1/4 für jedes Element.
P (F bei mindestens 1 M) = P (F und mindestens 1 Mann) / P (mindestens 1 M) = P (1 M und 1 F) / P (1 M oder 2 M) = P [(Mann) , Random Female), (Random Female, Male)] / P [(Male, Random Male), (Male, Random Female), (Random Male, Male), (Random Female, Male)] = (1/2) / (4/4) = 1/2
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