10堂极简概率课
上QQ阅读APP看书,第一时间看更新

概率测度的开始

创建等概率情况,最有效的方法莫过于抛掷质地均匀的骰子,或者从洗好的一副牌中抽取扑克牌。概率的测度就是从这里开始的。我们不知道首创者是谁,但数学家、医生、占星家吉罗拉莫·卡尔达诺早在16世纪研究赌博游戏时就明明白白地提到过这个概念。Written about 1564 but published only posthumously. See O. Ore, Cardano, the Gambling Scholar (Princeton: Princeton University Press, 1953), for translation and commentary.卡尔达诺有时以赌博为生,因此他对等概率假设非常敏感。此外,他对动过手脚的骰子以及其他作弊手法都了如指掌:“……骰子有时并不诚实,可能是因为它被打磨过,也可能是因为它被削扁了(这很容易被人看穿),还可能是因为相对应的两面受到挤压而变得扁平了……牌类游戏的作弊手段更是层出不穷。”Our chapter 7. There are a lot of connections between the early gambling literature and the foundations of probability. See D. Bellhouse, “The Role of Roguery in the History of Probability,” Statistical Science 8 (1993): 410–20.

17世纪早期,伽利略(Galileo)给他的赞助人托斯卡纳大公爵写了一封简短的信,回答了后者提出的一个关于骰子的问题。公爵认为,通过计算可能情况得出的答案似乎是错误的。投掷三枚骰子时,得到10点和11点的数字组合方式各有6种,9点和12点同样如此。“……但是,众所周知,骰子玩家通过长期观察发现,掷出10点和11点的可能性比9点和12点的可能性更大。”这个问题的表述有一个奇怪的地方,那就是对长期观察这个表达的解释。观察必须持续进行很长时间。根据伽利略的计算,得到9点的概率是25/216,约等于0.116;得到10点的概率是27/216,约等于0.125。两者相差0.009,约等于1/100。大家可以计算一下需要观察的次数,当作一次练习。这是怎么一回事呢?

伽利略答道,他的赞助人在计算得到9点和10点的可能情况时,把三个3点计作一种可能,把两个3点和一个4点也计作一种可能,这种方法是错误的。伽利略指出,后者涵盖了三种可能的组合,它们彼此之间的不同点就在于是哪枚骰子掷出了4点。

<4, 3, 3>,<3, 4, 3>,<3, 3, 4>。

前者的确只有一种可能,即<3, 3, 3>。伽利略完全掌握了排列组合的相关知识,似乎并没有觉得这是什么新鲜事物。

在构建等概率情况时,伽利略和卡尔达诺似乎都隐晦地使用了独立性这个概念。他们认为,对于每一枚骰子,抛掷后得到6个面中的每一个的概率都相等,在抛掷三枚骰子时,得到216个可能结果中的每一个的概率也相等。在解决生日问题时,我们假设所有人的生日都具有独立性。

帕斯卡(Pascal)和费马(Fermat)充分理解了这个基本体系。众所周知,他们通过书信往来,解决了几个更加微妙且在概念上又各具特色的问题。