冷知識:30人的班級里,存在兩人生日相同的可能性是不是很低?
生日悖論是什麼?
生日悖論是指,如果一個房間里有23個或23個以上的人,那麼至少有兩個人的生日相同的概率要大於50%。
這就意味著在一個典型的標準小學班級(30人)中,存在兩人生日相同的可能性更高;對於60或者更多的人,這種概率要大於99%。
從引起邏輯矛盾的角度來說生日悖論並不是一種悖論,從這個數學事實與一般直覺相抵觸的意義上,它才稱得上是一個悖論。
大多數人會認為,23人中有2人生日相同的概率應該遠遠小於50%。計算與此相關的概率被稱為生日問題,在這個問題之後的數學理論已被用於設計著名的密碼攻擊方法:生日攻擊。
23人,同一天生日的概率是多少?
上次剛看同學發的朋友圈說道:「兩個人同一間宿舍,而且同年同月同日生,這個緣分真的是醉了」,當時我也是醉醉的,看了這個演算法後才發現,屋裡有23個人,那麼就可以50%的概率生日是一樣的。
是這樣子證明的
首先,假設屋子裡有K個人,分別對他們編號1,2,3….k號。不考慮閏年的情況,那麼一年就有n=365天,首先還是要假設生日是均勻分布在一年的n天中(喜歡在春天生就都在春天生這就不均勻了),然後還要假設兩個人生日相互獨立(什麼雙胞胎那些還用得著算么?)。
那麼兩個人同一天(具體的一天)生日的概率就1/n^2 (生日的概率是1/n,兩個人同一天生日當然就相乘了),那麼兩個人同一天生日(365天隨便一天)的概率就是1/n (n個1/n^2相加)。
也就是說假如屋裡面有兩個人,那麼他們同一天生日的概率是1/365,那現在要解決的問題是,屋裡要有多少人,才能使這個概率上升到1/2?
用事件的對立面來求
假設事件P=,Q=,那麼P=1-Q。
那麼知道Q的概率就能知道P的概率了,設Bk為前K個人的生日都有一樣,Ai為前第i個人與前i-1一個人的生日都不一樣,那麼就可以得到遞推式子:Bk=Bk-1^Ak。
它的等價形式為:P=PP{ Ak | Bk-1}。應用遞歸式可以得到P=P P{ A2 | B1} P{ A3 | B2}… P{ Ak-1 | Bk-2} P{ Ak | Bk-1} =1*(n-1/n) (n-2/n)… (n-k+1/n)(B1是規定為1的,然後P{ A2 | B1}就是365中有一天已經給B1用了,那麼就剩下n-1天了,所以概率為(n-1/n))。
P=1*(1-1/n) (1-2/n)… (1-k-1/n)
然後已知 1+x
求得當n=365時,必有k>=23,所以結論是至少有23個人在一間屋子裡,那麼至少有兩個人生日相同的概率至少是1/2。
理解悖論
理解生日悖論的關鍵在於領會相同生日的搭配可以是相當多的。如在前面所提到的例子,23個人可以產生23 × 22/2 = 253種不同的搭配,而這每一種搭配都有成功相等的可能。從這樣的角度看,在253種搭配中產生一對成功的配對也並不是那樣的不可思議。
換一個角度,如果你進入了一個有著22個人的房間,房間里的人中會和你有相同生日的概率便不是50%了,而是變得非常低。原因是這時候只能產生22種不同的搭配。生日問題實際上是在問任何23個人中會有兩人生日相同的概率是多少。
生日悖論曲線
來看看當班級人數增加時,至少有兩個人生日相同的概率是如何變化的:
生日悖論曲線
總結
如果在街上偶遇一人,你們同一天生日的可能性有多大?似乎很渺茫,對吧?365天,遇到同一天生日的概率為1/365,或0.0027%!概率極小,這就是為什麼當你遇到一個和你同一天生日的人,你會不禁感慨,天啊,這好神奇啊,好巧啊!
而在一個房間里,至少有多少人,才能使其中兩個人的生日是同一天的可能性超過50%?有人可能認為房間人數起碼得達到183,因為183是366的一半。
其實這是錯誤的!你相信這僅僅只需要23個人嗎?聽起來似乎不可能,但這是真的!
這個有趣的數學現象就是生日悖論。當然,這不是一個真正的邏輯悖論,因為它不是自相矛盾的。它只是非常地不可思議、難以置信。
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