常言道:“三个臭皮匠,赛过诸葛亮”。
这是对人多办法多、 人多智慧高的一种赞誉。
但是,当你得知这一富有哲理的话语,可以用概率的理论,定量地加以证明时,你一定会对此深感意外!
为了让你确信这一点,我们先介绍两个事件的独立性概念:如果一个事件的出现与另一个事件的出现无关,我们就说这两个事件是互相独立的。
例如,甲的思维与乙的思维,只要没有预先商讨过,便是独立的;又如,某地有人患肺炎病与患沙眼病,这两件事是互相独立的;再如,两次射击,第一次射击命中与第二次射击命中,也是互相独立的。
假设我们用AB表示事件A与事件B同时发生,那么,当事件A 与事件B 互相独立时,我们有:
P(AB)=P(A)·P(B)
事实上,上面这个结论可以从下图直观地反映出来。
对于3个以上的两两独立事件, 我们有:
P(AB…C)=P(A)·P(B)·…·P(C)
现在回到“三个臭皮匠”的问题。
假定“臭皮匠”A 独立解 决问题的把握为P(A);“臭皮匠”B 独立解决问题的把握为P(B);“臭皮匠”C 独立解决问题的把握为P(C)。
如若“臭皮匠”只有两个,那么某一问题能被两者之一解决的可能性有多大呢?
让我们仍从图形的分析开始吧!为方便起见,下中我 们用阴影区域的面积表示相应事件的概率,如图所标。
那么,从 (a)、(b)两图我们立即可看到:
P(A或B)=P(A)+P(B)-P(AB)
注意到“臭皮匠”们对问题的思考是各自独立的。这样,我们又有:
P(A或B)=P(A)+P(B)-P(A)·P(B)
重复使用上面的公式,能够得到一个问题被三个“臭皮匠” 之一解决的可能性大小的计算式:
P(A或B或C)=P(A)+P(B)+P(C)-P(A)P(B)- P(B)P(C)-P(C)P(A)+ P(A)P(B)P(C)
例如,P(A)=0.45,P(B)=0.55,P(C)=0.60,即三人的解题把握都大致只有一半,但当他们总体解题时,能被三人之一解出的可能性为 :
P(A或B或C)=0.45+0.55+0.60-0.45×0.55-0.55×0.60-0.60×0.45+0.45×0.55×0.60=0.901
看!三个并不聪明的“臭皮匠”居然能够解出90%以上的问题,聪明的“诸葛亮”也不过如此!
上面我们是从“臭皮匠”们解题的把握性来分析的。其实,如果从他们不能解决问题的角度来分析,所得的结果将更简洁、更精辟。
事实上,如果一个事件出现的概率为P,那么该事件不出现的概率必定为1-P。
这样,三个“臭皮匠”同时不能解决问题的概率为[1-P(A)][1-P(B)][1-P(C)]。
把全部可能的1,减去同时不能解决问题的可能性,当然就得到三者至少有一人解决问题的可能性,即:
P(A 或B 或C)=1-[1-P(A)]·[1-P(B)]· [1-P(C)]
上式展开的结果跟前面的公式是一样的,但保留上面算式在计算上要简单得多。
具体可得:
P(A 或B 或C)=1-(1-0.45)×(1-0.55)×(1-0.60) =1-0.55×0.45×0.40 =0.901
又当“臭皮匠”人数增多时,前一种算法将不胜其繁,而后一 种算法无须变动依然适用。
例如,10个刚参加军训的学生,每人单独射击击中目标的命中率都只有0.3,这样的命中率应该说是很低的了。
但如若他们朝同一个目标射击,那么根据上面的式子,目标被击中的概率为:
也就是说,目标是几乎会被击中的。可见人多不仅智慧高,而且力量也大。
“三个臭皮匠,顶个诸葛亮”所言并不过分。
来源:《给孩子的数学故事书》
作者:张远南 张昶
标签: 三个臭皮匠顶个诸葛亮是什么意思