伯特蘭悖論計算器
計算經典盒子悖論的機率,以及重複試驗中的期望結果。
條件試驗計算器
在已知首次抽出金幣的條件下,分析經典三盒試驗。
條件試驗是指首次觀察到的硬幣為金幣的試驗。
認識伯特蘭悖論
這裡的伯特蘭悖論是著名的三盒條件機率問題,也稱伯特蘭盒子悖論。三個外觀相同的盒子裝著不同的硬幣組合:第一盒有兩枚金幣,第二盒有一枚金幣與一枚銀幣,第三盒有兩枚銀幣。隨機選一盒,再隨機抽出一枚硬幣。看到抽出的是金幣後,問題是:盒中剩下的硬幣也是金幣的機率有多大?
直覺上容易排除雙銀幣盒,再認為其他兩盒的機率相同,得出二分之一。但這忽略了證據出現的可能性。雙金幣盒有兩種不同方式抽出金幣,金銀幣盒則只有一種。已知看到金幣時,有三個等可能的金幣位置,其中兩個來自雙金幣盒,所以另一枚也是金幣的精確機率為 2/3,約為 66.67%。
本計算器將此精確理論機率套用至指定次數的條件試驗。試驗次數乘以 2/3,就是未見硬幣為金幣的期望次數。期望值可以是小數,實際次數卻必須是整數,因此顯示結果會四捨五入至最接近的整數。本工具不產生隨機樣本,重複計算的結果是確定的。真正的蒙地卡羅模擬會在期望值附近波動,且試驗次數增加時,比例通常會更接近三分之二。
此悖論說明條件機率的一項重要原則:應依各種解釋產生觀察結果的可能性,賦予不同權重。這是貝氏定理的基礎,也用於診斷檢測、篩檢、可靠度分析與分類。題目也需要明確的抽樣假設:每個盒子最初被選中的機率相同,所選盒子內每枚硬幣被抽中的機率也相同。選取權重不同,答案就會改變。輸入不同試驗次數,區分固定的理論機率與變動的期望次數,並記住實際實驗總數可能因隨機變異而偏離期望。
期望結果範例
機率維持三分之二,期望次數則隨試驗次數成比例變化。
| 條件試驗次數 | 第二枚為金幣的期望次數 | 計算說明 |
|---|---|---|
| 30 | 20 | 30 乘以 2/3 等於 20。 |
| 300 | 200 | 期望比例維持 66.67%。 |
| 1,500 | 1,000 | 規模更大的試驗仍使用相同的條件機率。 |
如何計算期望結果
- 決定已有多少次試驗的第一枚硬幣是金幣。
- 在試驗次數欄位輸入該正整數。
- 選擇「計算期望結果」,套用精確的三分之二機率。
- 比較固定機率與第二枚為金幣的期望次數。
常見問題
這是伯特蘭悖論的隨機弦版本嗎?
不是。本計算器處理伯特蘭三盒硬幣悖論與條件機率。隨機弦悖論是另一個問題,取決於如何定義隨機弦。
為什麼機率總是三分之二?
經典問題的盒內組合與等機率抽樣假設固定不變。三個可能抽出金幣的位置中,有兩個位置旁邊的另一枚也是金幣。
期望結果保證會出現嗎?
不會。期望次數是長期平均,而非保證出現的實驗總數。隨機樣本可能高於或低於該值。
為什麼計算器採用條件試驗?
悖論探討已經觀察到金幣的試驗,因此排除無關的銀幣觀察。以這項證據為條件,才會改變各盒子的機率。
有偏的盒子選取方式會如何改變答案?
必須將每個盒子的先驗選取機率乘以其抽出金幣的機率。簡單的三分之二結果,只適用於所有盒子及硬幣位置皆均勻抽樣的情況。