Тайны чисел: Математическая одиссея

Ножницы и Сезанн

Игра «Камень, ножницы, бумага» использовалась для улаживания разногласий как в детских песочницах, так и на заседаниях директоров компаний. Был знаменитый случай, когда аукционные дома Sotheby’s и Christie’s решили выбрать, кому из них продавать коллекцию импрессионистских полотен Ван Гога и Сезанна, посредством единственного раунда «Камня, ножниц, бумаги». Каждый из аукционных домов должен был за выходные определиться со своим выбором. Sotheby’s нанял за немалые деньги команду аналитиков первого ранга, чтобы те предложили выигрышную стратегию. Аналитики пришли к выводу, что это игра случая и один выбор ничем не хуже другого. Поэтому они предложили «бумагу». А в Christie’s просто спросили одиннадцатилетнюю дочь одного из служащих, что бы сделала она. «Все полагают, что вы покажете “камень”, поэтому выбирают “бумагу”. Значит, нужно показать “ножницы”», – сказала она. Christie’s выиграл контракт на продажу. Сказанное лишь должно продемонстрировать вам, что математика не всегда дает преимущество.

Насколько вы сильны в случайности?

Интуиция зачастую подводит нас в отношении последствий случайности. Давайте я предложу вам пари. Я подкину монету 10 раз. Вы дадите мне £ 1, если случится так, что выпадут подряд три орла или три решки. Если такого не будет, я дам вам £ 2. Согласны ли вы на такое пари?

А если я повышу свою ставку до £ 4? Мне думается, что даже если вы не были уверены сначала, то примете пари теперь. В конце концов, насколько вероятно, что выпадет подряд три орла или три решки при десяти бросках монеты? Как это ни поразительно, такое происходит более чем в 82 % случаев. Поэтому, даже если я выплачиваю по £ 4 за три идущих подряд одинаковых исхода, я не останусь внакладе при достаточно долгой игре.

Точная вероятность того, что при десяти подбрасываниях монеты выпадет подряд три орла или три решки, равна 846/1024. Вот славные подробности того, как можно получить эту вероятность. Достаточно любопытно, что числа Фибоначчи, с которыми мы познакомились в главе 1, являются ключом к подсчету шансов – это еще одно свидетельство того, что они встречаются повсюду. Если я подброшу монету N раз, то имеется 2^N различных исходов. Мы обозначим g_N количество комбинаций, когда не встречается трех идущих подряд орлов или решек. С этими комбинациями вы выиграете пари. Мы можем сосчитать g_N, воспользовавшись правилом для чисел Фибоначчи:

g_N = g_{N – 1} + g_{N – 2}.

Для приведения чисел в движение нужно только знать, что g₁ = 2 и g₂ = 4, потому что при одном или двух бросках монеты не может выпасть последовательность из трех орлов или трех решек, ведь мы еще не подкидывали монету три раза. Итак, g_N принимает следующий вид:

2, 4, 6, 10, 16, 26, 42, 68, 110, 178…

Следовательно, имеется 1024 – 178 = 846 различных комбинаций после десяти подбрасываний монеты, в которых содержится последовательность из трех идущих подряд орлов или решек. Итак, вероятность выпадения такой последовательности равна 846/1024, и я выигрываю приблизительно в 82 % случаев.

Почему правило Фибоначчи оказывается ключом к вычислению g_N? Возьмите все возможные комбинации после N –  1 подбрасывания монеты, в которых нет идущих подряд трех орлов или трех решек. Мы обозначили их число g_{N –  1}. Теперь возьмем такую комбинацию после N бросков, что у броска N был противоположный исход броску N –  1. А сейчас возьмем все комбинации после N –  2 бросков, не содержащие трех идущих подряд орлов или решек. Их число равно g_{N –  2}. Пусть у бросков N –  1 и N был противоположный исход по сравнению с броском N –  2. Таким образом вы генерируете все возможные комбинации после N бросков, не содержащие трех идущих подряд орлов или решек.

Как выиграть в лотерею?