1169 words
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How Not to Be Wrong - The Power of Mathematical Thinking
2023-12-07

Intro#

現在,中共正式跟我們引戰了 , 擬作為國防部空軍司令 , 你有一項令人困擾的事:

現在有多台戰機飛回台灣,身上有無數個彈孔 , 你有一種可以防子彈的鋼板 , 不過鋼板很重 ,

一台飛機能裝的鋼板有限.

請問:你該把鋼板裝在哪裡?

(這是飛回來的飛機身上的彈孔分布)

  • Answer

答案是:藍色框框的部分

  • Why?

注意 : 我說的是”飛回來的” , 並不是所以有飛機的統計數據

於是我們可以大膽推論 :

那些藍色框框的部分是飛機的要害

因為如果中彈點是藍色框框的部分,那台飛機可能就飛不回來了

這就是知名的「倖存者偏差」(Survivorship bias) :

指我們只專注於我們看的到的數據,忽略了看不到的,於是作出了錯誤的推論

  • What we learn

生活中數學的問題,不一定要是枯燥乏味的計算,而是要用邏輯的方式思考、假設

Expected value#

What is Expected Value?#

在賭博的例子中 , 期望值意指:

如果玩家多次投注同一個賠率 , 他預期(平均)可贏得或失去的金額

Formula#

E(X)=X(ω)P(ω)E(X)=\sum_{}^{}X(\omega)P(\omega)

簡單來說就是 : 期望值=事件報酬×\times事件發生機率

Meaning#

在賭博當中:

如果E(X)>0E(X)>0 , 代表當投注量達到一定值的時候,平均贏得E(X)E(X)

如果E(X)=0E(X)=0 , 代表平手

如果E(X)<0E(X)<0 , 代表當投注量達到一定值的時候,平均輸了 E(X)|E(X)|

Examples#

  • 猜硬幣

    丟兩個均勻硬幣,若兩面皆正面得15元,一正一反得6元,皆為反面輸20元

    總共四種情況:

    AB
    X(ω)X(\omega)P(ω)P(\omega)
    都正151514\frac{1}{4}
    一正一反6612\frac{1}{2}
    都反20-2014\frac{1}{4}

    得到E(X)=15×14+6×1220×14=1.75E(X) = 15\times\frac{1}{4} + 6\times\frac{1}{2}-20\times\frac{1}{4}=1.75

  • 丟球

    • 組合數學

    rr個元素取出nn個,組合數量為:

    Cnr=n!r!(nr)!\mathrm{C}_{n}^{r}=\frac{n!}{r!(n-r)!}

    其中!是階乘 , n!=n×(n1)×(n2)1n!=n\times(n-1)\times(n-2)…1

    • 問題

    五個球隨機丟入三個箱子,求空箱數量的期望值?

    P(ω)P(\omega)X(ω)X(\omega)
    兩隔空箱3343\frac{3}{343}22
    一個空箱C23(252)243\frac{\mathrm{C}_{2}^{3}(2^{5}-2)}{243}11
    零個空箱不用算00

    得到E(X)=3343×2+C23(252)243×1+0=3281E(X)=\frac{3}{343}\times2+\frac{\mathrm{C}_{2}^{3}(2^{5}-2)}{243}\times1+0=\frac{32}{81}

story 1#

Cash winfall#

6碼對中6碼930萬分之一不固定
6碼對中5碼3.9萬分之一$4000
6碼對中4碼800分之一$150
6碼對中3碼47分之一$5
6碼對中2碼6.8分之一免費樂透彩券

假設頭獎為100萬,一張2元彩券的期望值如下:

E(X)=10000009300000+400039000+150800+547+26.80.798E(X)=\frac{1000000}{9300000}+\frac{4000}{39000}+\frac{150}{800}+\frac{5}{47}+\frac{2}{6.8}\approx 0.798

平均2元換到0.798元,根本不值

不過,遊戲還有另一項規則down

如果頭獎累積超過200萬又沒人對中,個個獎項會開始roll down

以某一天舉例

頭獎接近300萬元,當然,沒有人中獎,獎金開始roll down:

對中5碼和3碼的獎金多增加60萬元,對中四碼增加140萬元

重新計算期望值:

E(X)=5.53E(X)=5.53

暴利的開始#

麻省理工大四學生Jamse Harvey在做一項獨立研究:分析麻州各彩券的優劣

無意間就發現了這個讓人暴利的工具

他拉了一票人集資了1000,最終賺得1000,最終賺得3000

分一杯羹#

另一個集團來自波士頓區東北大學的Ying Zhang博士組成

再分一杯羹#

另一個集團由Grerald Selbee領導GS Investment Strategies LLC的小團隊

他們的故事最終被翻拍成電影Jerry & Marge Go Large

為何持續了這麼久?#

cash winfall運營了約七年的時間,過程中也有人發現了這項漏洞

能運營下去的原因有幾點:

  1. 並未普及

  2. 政府照樣賺

https://www.mass.gov/doc/letter-to-state-treasurer-steven-grossman-regarding-the-lottery-july-2012/download

story 2#

有一天,你收到了一封股票預測信件,他說:編號abdf的股票會漲

下一周,那支股票真的漲了

再下一周,同樣的人,說了同樣的話

同樣也漲了

就這樣,過了十週,每次都猜對

第11週,他問你要不要花大筆傭金交給他幫你投資?

what do u think#

如果他全靠猜的,狀況如下:

每支股票不是漲,就是跌

每一筆猜測成立的機率為50%

連續十週都猜對的機率為:

(12)10=110240.097%(\frac{1}{2})^{10}=\frac{1}{1024}\approx 0.097\%

機率幾乎為0

所以,他一定知道甚麼市場的內幕

maybe…#

如果說,他持有10240件這樣的信件,那情況會是甚麼樣的呢?

https://drive.google.com/file/d/1U-QV11IUjAjvOSI3PisDnJfgFnj3BOgO/view?usp=sharing

就會有10個幸運兒被騙了(;´д`)ゞ

https://www.youtube.com/watch?v=zv-3EfC17Rc&ab_channel=DerrenBrown

from email.mime.multipart import MIMEMultipart
from email.mime.text import MIMEText

content = MIMEMultipart()  
content["subject"] = "老鐵,跟我投資不?"
content["from"] = "[email protected]"
content["to"] = "[email protected]" 
content.attach(MIMEText("股票A會漲"))

Conclusion#

以上例子希望大家對用數學解決問題感到有興趣