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三扇门的概率问题,直觉为什么会产生问题?

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问题描述

题主的初始表述:
如果你和小 A 和小 B 三个人选盒子 1、2、3(只有一个盒子里有东西),现在告诉你小 B 选的 3 号盒子是空的,请问你要不要和小 A 换。
本来三门问题我很好理解,但是一旦给其他两个门加上从属,为啥感觉直觉又出错了?

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我是一个观众,为了简化模型,我补充和修改下问题(题主原来的表述我放到最后,因为游戏的实质是引入两个玩家,提出 3 个人反而容易混淆了问题)。

这个题并不是问大家如何理解「三门问题」,三门问题里,不换位置得奖概率 1/3,换了位置得奖概率 2/3,这个很好理解,不用解释了,也不用拷贝别处答案了。而且「三门问题」只是一种情形概括,并不规定一定要 3 个门,如果有 4 个或更多的门,结论也是一样的,就是更换后得奖概率提升。

题主这个游戏的实质是,原来的三门问题只有一个玩家,而这个「增强版」游戏引入了两个玩家。那么,当主持人打开空门以后,这两个玩家要不要互换位置,为什么?

为了让大家快速进入讨论,我直接给出「悖论」所在。

① 如果你认为两个玩家的得奖概率都为 1/2,无所谓换不换位置。那么问题来了:当你以玩家 1 的视角去看,为什么旁边多站个人,「三门问题」就失效了?如果我没注意到这个人,不知道这个人的存在,岂不是仍然应该遵循「三门问题」的结论,更换位置么?

② 如果你认为,从玩家 1 的视角,他应当换位置,因为能将中奖率从 1/3 提高至 2/3,那么问题又来了:从玩家 2 的视角,他显然也应当换位置,所以由于两人换了位置,两人的得奖概率都提高了?

③ 有答主说,3 门 2 玩家,会出现主持人无法「永不打开 2 个玩家的门、且永远只打开一个空门」(也就是说,他构造了一种情形,可能俩玩家选的都是空的,剩下的唯一的门后有奖励,主持人打开就穿帮了,游戏没法玩了)。

这确实是个问题。于是,我们不妨将三门升级为四门,同时有 2 个玩家,那么主持人就必然可以永远打开一个非玩家的空门,此时我们依旧可以提问,玩家要不要换位置?

(在描述这个「双玩家 n 门问题」的时候,我个人解开了这个「悖论」,不过在下面的回答中,我尚未看到清晰的解释,尽管有人在解释原始的三门问题时已经很接近了。)


因为很多人的直觉忽略了主持人的行为规则。或者说,很多人把「主持人打开第二扇门,且第二扇门是空的」和「第二扇门是空的」这两件事当成了一件事。

以下内容节选自 @Thoughts Memo 汉化组的译文《什么是证据筛选?

一个更简单的例子:一枚有偏差的硬币,要么偏向正面(正面概率 2/3,反面概率 1/3),要么偏向反面(正面概率 1/3,反面概率 2/3)。这两种情况的先验概率相等。每观察到一次正面,就有 1 比特[1]的证据支持硬币偏向正面;每观察到一次反面,就有 1 比特的证据支持硬币偏向反面。假设我抛了这枚硬币十次,然后告诉你:「第 4 次、第 6 次和第 9 次都是正面。」现在,你认为这枚硬币偏向正面的后验概率是多少?

答案是,这个概率几乎可以是任何值,完全取决于我话语背后的因果动机——也就是说,我在报告时筛选抛掷结果的方式。

再来看看 Monty Hall 问题:

你参加一个游戏节目,面前有三扇门,分别通向三个房间。已知其中一个房间里有 10 万美元大奖,而另外两个房间则是空的。主持人请你选一扇门,你选了 1 号门。接着主持人打开了 2 号门,展示里面空无一物。现在你是否要改选 3 号门,还是坚持最初的 1 号门呢?

答案取决于主持人的行为规则。如果主持人每次都会打开一扇门,而且总是选择一扇通向空房间的门,那么你应该换到 3 号门。如果无论门后是什么,主持人都会打开 2 号门,那么 1 号门和 3 号门各有 50% 的机会藏有奖金。如果主持人只在你最初选中了有奖金的门时才会打开另一扇门,那么你绝对应该坚持 1 号门不变。

在做判断时,你不应该仅仅考虑 「2 号门为空」这一事实,还得考虑「主持人选择打开 2 号门」这一行为。许多人之所以对经典的 Monty Hall 问题感到困惑,是因为他们在更新自己的概率判断时,只考虑到了 「2 号门为空」;单看这一条,1 号门和 3 号门确实各有 50% 的机会藏有奖金。这就是为什么,贝叶斯学派强调,我们必须根据所有已知信息来进行条件概率推理,否则就可能陷入自相矛盾。

当有人说出「第四次抛掷结果为正面」时,我们要考虑的并非「第四次抛掷结果为正面」这一事实本身。如果我们想从所有可能性的平行宇宙中找出自己所身处的宇宙,使用的筛选条件并非「硬币的第四次抛掷结果为正面」,而是「有一位遵循特定发言规则的发言人,说出了『第四次抛掷结果为正面』这句话」。说出的话语本身不等同于事实;不要被词语的字面意思所误导。


参考

1. 支持一个信念需要多少证据? https://hpmor.xyz/ai2zb_23/

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