趣味數學(六) 相親的技巧

說的是某位帥哥,手頭有一疊美人的照片,想從中挑一個白雪公主。他把照片一字排開,一個個都如花似玉,難以取舍。於是隨機給照片排了個順序,決定依順序相親。他要憑自己的智慧給各位打分,得分最高的就是那位白雪公主了。他也知道,那些美女一個個心高氣傲,如果相親沒有被當場選中,再返回找她是沒有希望的。也就是說,如果他沒有當場接受某位,他就永遠失去了她,即便後來經過比較發現她才是真正的白雪公主。當然,如果他已接受某亮女為白雪公主,以後的相親就可停止了。為了簡化問題,我們總假設各自得分不一樣。

如何才能選上真正的白雪公主呢?

自然,在這樣的條件下,沒有人有絕對把握保證找到白雪公主,所能做的就是使找到的概率盡可能大。比如,當場接受第一位,她是白雪公主的概率僅是1/N。

有辦法讓挑中白雪公主的概率變得更大些嗎?

假設總共有N位美人。N=1時,別無選擇,就是她了。N=2時,選擇也不多,能選中的概率就是1/2。

N=3時,能做得比1/3更好嗎?

能!一定能!大家先想一秒鍾。

具體做法如下:先拒絕第一位,接著相親。遇到比第一位好的就當場接受。

這時能選中的概率又是多少?

假設三位亮女得分分別是X,Y,Z並且假設X最小,Y次之,Z最大。不難列出總共有6種可能的排法:XYZ,XZY,YXZ,YZX,ZXY,ZYX。按我們的方案,選中得分最高的情形是XZY,YZX和YXZ,所以選中的概率是3/6=1/2。

N=4時,有如下兩種方案:

方案1:先拒絕第一位,接著相親。遇到比第一位好的就當場接受。
方案2:先拒絕前兩位,接著相親。遇到比兩位都好的就當場接受。

讓我們算算兩種方案的概率。

為方便起見,不妨把四位的得分計成1,2,3,4。(注意,僅是為了方便我們假設得分為1,2,3,4。其實也可能是1.01,1.02, 1.1,1.2。要不然,盡可以等到得分為4的那位了。) 我們先列出所有24種可能的排法:
1234,1243,1324,1342,1423,1432,2134,2143,2314,2341,2413,2431,3124,3142,3214,3241,3412,3421,4123,4132,4213,4231,4312,4321。

按方案1,下列情形能選上白雪公主(得分為4的那位):1423,1432,2413,2431,3412,3421,2143,3142,3241,3124,3214。所以方案1選中的概率是11/24。

按方案2,下列情形能選上白雪公主:1243,2143,1342,3142,2341,3241,1324,2314,3124,3214。所以方案2選中的概率是10/24。

方案1的概率遠好於1/4。

自然,N越大,選擇越難。奇怪的是,不管N多大我們都有辦法保證選中白雪公主的概率大於1/3。

聰明的讀者也許已找到了辦法,那麽,恭喜你抱得美人歸(或帥哥歸)。

固定一個數K,我們的方案K就是:先拒絕前K位,接著相親。遇到比K位都好的就當場接受。然後再選出最好的那個數K。

讓我們接著探討方案K選中白雪公主的概率P(K)。用B表示白雪公主,用B=I表示她被排在第I個位置,並用P(B|B=I)表示白雪公主排在I位並且被選上的條件概率。用條件概率求P(K)如下:P(K)=P(B=1)P(B|B=1)+P(B=2)P(B|B=2)+...+P(B=N)P(B|B=N)。根據假設,P(B=I)=1/N。所以又有:P(K)=(1/N){P(B|B=1)+P(B|B=2)+...+P(B|B=N)}。

按方案K,如果I小於或等於K,我們有P(B|B=I)=0。如果I大於K,如何計算P(B|B=I)呢?

先看一個例子。在N=4,K=2,I=4時,1234,2134都選不上白雪公主,因為都把得分為3的選上了。所以要在B排在第I個位置上時還能選上B,前I-1個中的最高分必需出現在前K個位置中。也就是:P(B|B=I)=K/(I-1),從而
P(K) = (1/N){P(B|B=K+1) + P(B|B=K+2) + ... + P(B|B=N)}
   = (K/N){1/K + 1/(K+1) + ... + 1/(N-1)}。

通過簡單的數學計算,P(K)約等於(K/N)log(N/K),這裏的對數是自然對數,以e為底。其中e約等於2.71828。如果讓K等於N/e的整數部分,P(K)就約等於1/e。注意1/e約等於0.36788,比1/3大。如果N=100,可選K=36或K=37。

好了,各位帥哥亮妹可以依計而行。

祝各位運交桃花!
 



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    好!足可以在通俗數學期刊上寫篇論文了! -賭城安家- 給 賭城安家 發送悄悄話 (0 bytes) () 04/10/2013 postreply 08:07:25

    謝謝捧場! -朝霞滿天- 給 朝霞滿天 發送悄悄話 朝霞滿天 的博客首頁 (0 bytes) () 04/18/2013 postreply 07:02:33

    又不是單方能決定,秀才紙上談兵隻會誤事!俺要是看第一個滿意了決不會放棄往下找 -上流Man- 給 上流Man 發送悄悄話 上流Man 的博客首頁 (157 bytes) () 04/12/2013 postreply 00:12:20

    謝樓主,這裏主要是水平較低的數學,標題是用來做標題的。 -朝霞滿天- 給 朝霞滿天 發送悄悄話 朝霞滿天 的博客首頁 (0 bytes) () 04/18/2013 postreply 07:05:25

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