Několik neintuitivních chytáku a jejich řešení bez rovnic a výpočtů, jen za pomoci srozumitelných diagramů a selské logiky.

Díky lenosti jsem měl čest přednášet na brněnském Barcampu. Otevřenost tématu byla spíš svazující, tak jsem si řekl, že přijdu s něčím, co by v regulérním hlasování nevyhrálo: matematické úlohy z pravděpodobnosti 🙂 Nemají žádný odborný přínos, ale mozek hezky zabaví a můžete se s nimi blýsknout na intelektuálním dýchánku.

Na internetu už najdete video z přednášky včetně slajdů a jsem se sebou dost nespokojený. Ukousl jsem si příliš velký krajíc, měl jsem jednu úlohu vynechat a ostatním tak věnovat více času. Z nervozity jsem se dopustil i nepřesností a beru si z toho poučení. Abych měl klidnější svědomí, sepsal jsem tento článek, kde se pokusím úlohy zrekapitulovat lépe.

1) Monty Hallova úloha

Jste v televizní soutěži, kde finále probíhá následovně: stojíte před třemi zavřenými dveřmi, za jedněmi čeká hlavní výhra a vy si tipnete, za kterými (černá šipka). Poté moderátor otevře jedny ze dvou zbývajících dveří, ale jen ty, za nimiž výhra není (na obrázku jsou zaškrtnuté). Nyní máte možnost buď setrvat na své původní volbě, nebo ji změnit.

Otázka zní: Bude výhodnější setrvat, změnit volbu nebo je to úplně jedno?

Spoiler: ač se to zdá neuvěřitelné, pokud změníte volbu, zdvojnásobíte pravděpodobnost výhry! Zkusme rozkreslit všechny tři varianty, kde se může výhra skrývat:

Pokud volím ze tří dveří, je pravděpodobnost trefy pochopitelně ⅓. Což odpovídá situaci, kdy na původní volbě trvám (horní část obrázku). Následuje otevření dveří moderátorem. První varianta se rozpadá na dva případy, moderátor má možnost otevřít druhé i třetí dveře, nicméně změna volby vždy povede k prohře. Ve druhých dvou variantách při změně volby naopak vyhraji. Pravděpodobnost výhry je tak najednou ⅔.

Ano, rozpis hovoří jasně, ale selským rozumem se to stále zdá nepochopitelné. Dobrá, představme si, že dveře nejsou troje, ale je jich třeba sto. Vy si zase vyberete jedny dveře, moderátor poté otevře 98 dveří, aby opět zůstaly jedny nedotčené (oranžové) a s nimi i možnost změnit volbu:

Zůstanete u své původní náhodné volby? Nebo ji změníte na vyplynuvší oranžový čtvereček? Věřím, že teď už se vám intuitivně bude jevit výhodnější volbu změnit. Pro vyčerpávající vysvětlení doporučuji článek na Wikipedii.

2) Počty sexuálních partnerů

Podle sexuologických výzkumů mají čeští muži průměrně 9 partnerek, zatímco jejich ženy jen 5 partnerů. Podle selského rozumu by měly být počty vyrovnané. Nebo ne? Statistika je magie velkých čísel, jak je to doopravdy?

údajů ČSÚ vyplývá, že podíl žen a mužů v ČR 51 : 49. Velmi vyrovnané. Znázorníme je pomocí zjednodušeného vzorku 100 čtverečků:

Pro připomenutí, jak se počítá průměr? Celkovou sumu vydělíme počtem respondentů. A obráceně, když průměr vynásobíme počtem respondentů, dostaneme se k celkové sumě. Na obrázku tak vidíme 51 žen, které mají v průměru 5 sexuálních partnerů, celkově tedy prošly 255 unikátními sexuálními vztahy. V případě 49 mužů s udávaným průměrem 9 jde o krásných 441 partnerství!

Pokud je ovšem ono sexuální partnerství tvořeno mužem a ženou, musí si obě sumy odpovídat. Takže vyvstává otázka, s kýmpak to pánové ve 186 případech souložili? Jelikož jde o 42 % všech případů, těžko můžeme hledat vysvětlení ve větší promiskuitě gayů, spíš mám za to, že muži a ženy si pojem „sexuální partner“ vykládají krapet odlišně 🙂

3) Pravděpodobnost Kunhuty

Ok, sexuální partneření byla oddechovka před nejtěžším kalibrem. Před hádankou, kterou uvedu otázkou:

Rodina má dvě děti, jedno z nich je dcera. Jaká je pravděpodobnost, že mají dvě dcery?

A po spočítání úlohy (viz níže) přijde to pravé kouzlo. Zadání lehce upravím:

Rodina má dvě děti, jedno z nich je dcera jménem Kunhuta. Jaká je pravděpodobnost, že mají dvě dcery?

Změní se řešení? Co myslíme, může mít to, že se dcera jmenuje Kunhuta, vliv na pravděpodobnost, že mají dvě dcery? Budete překvapeni, ale ano. Tuto rozumu se vzpírající úlohu jsem včetně intuitivního řešení publikoval už v článku Pravděpodobnost Kunhuty, nebudu se proto opakovat.

4) Jaká je odpověď na tuto otázku?

Pravděpodobností Kunhuty má přednáška na Barcampu končila, v ohlasech jsem ale dostal tip na ještě jednu velmi zajímavou úlohu, tak se s vámi o ni podělím.

Zadání: pokud zvolíte odpověď na tuto otázku náhodně, jaká je šance, že uhádnete?

Hlavu to umí zamotat patřičně, jen co je pravda. Tak se potrapte 🙂

Spoiler: odvodit řešení není vůbec snadné, zvolím proto opačnou cestu, tipnu si jej a pokusím se prokázat, že platí. (Z čehož ovšem nelze soudit, že půjde o jediné správné řešení.)

Řešení je 0 %. Proč? Ze zadání vyplývá, že vybírám jednu ze 4 uvedených možností. Předpokládejme situaci, že žádná z těchto možností není správná (nikde není řečeno, kolik jich je správných). Potom, ať vyberu kteroukoliv, je šance uhádnutí 0%. Přesně tak zní i otázka („jaká je šance?“), odpovědí je tedy 0 %. A jelikož tato odpověď není mezi nabízenými, potvrzuje se i předpoklad, že žádná z možností není správná.

Uff, chápu, že to bude chtít trošku času na vstřebání.

Poznámka: lidé řešící tuto úlohu se neobyčejně často dopouštěli chybné úvahy: „Vybírám jednu odpověď ze čtyř, přičemž dvě jsou stejné, tak to je jako bych vybíral 1 ze 3.“ Rozhodně ne! Pokud 2 odpovědi ze 4 jsou stejné, šance ji zvolit je 2:4 neboli 1:2. Což je docela zřejmé, nemyslíte? Ale žádné třetiny.