Парадокс спящей красавицы

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Парадокс спящей красавицы[источник не указан 477 дней] — парадокс теории вероятностей. Парадокс представляет собой вероятностную задачу, которая имеет несколько различных, по-своему правильных ответов, и демонстрирует, как можно манипулировать статистикой.

Автором парадокса считается Адам Элга[1]. В 1999 году задача вызвала флейм в Usenet[2].

Формулировка[править | править код]

Испытуемой («Спящей красавице») делается укол снотворного. Бросается симметричная монета. В случае выпадения орла её будят, и эксперимент на этом заканчивается. В случае выпадения решки её будят, делают второй укол (после чего она забывает о побудке) и будят на следующий день, не бросая монеты (в таком случае эксперимент идёт два дня подряд). Вся эта процедура Красавице известна, однако у неё нет информации, в какой день её разбудили.

Представьте себя на месте Спящей красавицы. Вас разбудили. Какова вероятность того, что монета упала решкой?

Решение 1. 
У вас нет никакой информации о результате выпадения монеты и предыдущих побудках. Поскольку известно, что монета честная, можно предположить, что вероятность выпадения решки равна 1/2.
Решение 2. 
Проведём эксперимент 1000 раз. Спящую красавицу будят в среднем 500 раз с орлом и 1000 раз с решкой (т. к. в случае решки спящую красавицу спрашивают 2 раза). Поэтому вероятность выпадения решки равна 2/3.

Решение[править | править код]

1/2 — это вероятность решки при всей известной Красавице информации. Вероятностное пространство здесь таково:

1-й день, орёл — 1/2;
1-й день, решка — 1/4;
2-й день, решка — 1/4.

А 2/3 в таком случае это действительная доля пробуждений с решкой с учётом того, что каждая решка даёт два пробуждения, а каждый орёл — одно.

Подобные взвешенные проценты часто встречаются и в жизни. Например: в странах СНГ более 40 % проездов в муниципальном транспорте совершается пенсионерами[3]. Действительно ли 40 % населения на пенсии? Конечно же, нет. Из-за бесплатного проезда, большого количества свободного времени и слабого здоровья пенсионеры — намного более активные пассажиры, чем все остальные. Количество пенсионеров среди пассажиров оценивается в 20 % или даже меньше[4].

Другими словами, если регистрировать каждый проезд, удаляя все предыдущие проезды пассажира, если таковые есть (как стирают память Спящей красавице), то получается, что 20 % ездящих — пенсионеры. Если ничего не удалять — 40 %. Какое из этих двух чисел правильное — зависит от приложения. Специалистам по рекламе нужно число 20 %: «какая часть из увидевших объявление — пенсионеры»[4]. Транспортникам важнее 40 % — «какая часть пассажиропотока ездит бесплатно».

Другие формы парадокса[править | править код]

Парадокс рассеянного водителя[править | править код]

Рассеянный профессор, засидевшись на кафедре до поздней ночи, садится в машину и возвращается домой. Правильный путь — свернуть направо на втором перекрёстке (штраф 0). Если он свернёт на первом перекрёстке, он попадёт в криминальный район — штраф 4. Если пропустит второй перекрёсток, через 20 километров будет мотель, в котором можно переночевать — штраф 3. Проблема в том, что из-за рассеянности и усталости профессор не помнит, проехал он первый перекрёсток или нет, а в свете фар перекрёстки неразличимы[2].

Стратегия «как только увидишь перекрёсток, поворачивать направо», конечно же, была отброшена — получается штраф 4. Куда полезнее стратегия «пропустить оба перекрёстка», со штрафом 3.

Итак, профессор решил воспользоваться второй стратегией. Подъезжает к перекрёстку, и у него возникает мысль: «Вероятность 1/2, что я на первом перекрёстке, и 1/2 — что на втором. Тогда средний штраф первой стратегии 1/2 × 4 + 1/2 × 0 = 2 — лучше, чем ехать в мотель». Парадокс?

Парадокс в том, что первая и третья стратегии — разные. Третья — «в 50 % случаев пропустить первый перекрёсток и свернуть на втором, в 50 % — свернуть на первом».

Спящая красавица 2[править | править код]

Спящая красавица уже много месяцев живёт в лаборатории (память ей не стирают). Рядом с её кроватью стоит прозрачный ящик, в котором она видит монету, но не может трогать. Через некоторое время она замечает, что решка всегда следует парами: если сегодня выпала решка, то завтра будет решка, а послезавтра — орёл или решка с вероятностью 1/2.

Однажды экспериментатор приходит со стирающим кратковременную память уколом (долговременные наблюдения остались). Считаем, что день выбирается наугад независимо от результатов выпадения монеты. Красавица просыпается — какова вероятность решки?[2]

Ответ 1: 5/8. Вероятностное пространство таково:

орёл, решка — 1/4;
орёл, орёл — 1/4;
решка, память стёрта в первый день — 1/4;
решка, память стёрта во второй день, орёл — 1/8;
решка, память стёрта во второй день, решка — 1/8.

Ответ 2: 2/3 (так как 2/3 дней Красавица просыпалась с решкой, и 1/3 — с орлом).

Здесь нет никакой неоднозначности, правильный ответ 2. Вероятность стирания памяти под решкой всё те же 2/3 (а не 1/2, как полагает 1-й ответ), и вероятностное пространство будет соответственно 1/6, 1/6, 1/3, 1/6, 1/6. Нас устраивают 1-й, 3-й и 5-й исходы, что и даёт 2/3.

См. также[править | править код]

Примечания[править | править код]