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數(shù)學(xué)故事問題

故事 時(shí)間:2021-08-31 手機(jī)版

  這是一幫亡命之徒,在海上搶人錢財(cái),奪人性命,干的是刀頭上舔血的營(yíng)生。在我們的印象中,他們一般都瞎一只眼,用條黑布或者講究點(diǎn)的用個(gè)黑皮眼罩把壞眼遮上。他們還有在地下埋寶的好習(xí)慣,而且總要畫上一張藏寶圖,以方便后人掘取。不過大家是否知道,他們是世界上最民主的團(tuán)體。參加海盜的都是桀驁不馴的漢子,是不愿聽人命令的,船上平時(shí)一切事都由投票解決。船長(zhǎng)的唯一特權(quán),是有自己的一套餐具——可是在他不用時(shí),其他海盜是可以借來用的。船上的唯一懲罰,就是被丟到海里去喂魚。

數(shù)學(xué)故事問題

  現(xiàn)在船上有若干個(gè)海盜,要分搶來的若干枚金幣。自然,這樣的問題他們是由投票來解決的。投票的規(guī)則如下:先由最兇猛的海盜來提出分配方案,然后大家一人一票表決,如果有50%或以上的海盜同意這個(gè)方案,那么就以此方案分配,如果少于50%的海盜同意,那么這個(gè)提出方案的海盜就將被丟到海里去喂魚,然后由剩下的海盜中最兇猛的那個(gè)海盜提出方案,依此類推。

  我們先要對(duì)海盜們作一些假設(shè)。

  1)每個(gè)海盜的兇猛性都不同,而且所有海盜都知道別人的兇猛性,也就是說,每個(gè)海盜都知道自己和別人在這個(gè)提出方案的序列中的位置。另外,每個(gè)海盜的數(shù)學(xué)和邏輯都很好,而且很理智。最后,海盜間私底下的交易是不存在的,因?yàn)楹1I除了自己誰都不相信。

  2)一枚金幣是不能被分割的,不可以你半枚我半枚。

  3)每個(gè)海盜當(dāng)然不愿意自己被丟到海里去喂魚,這是最重要的。

  4)每個(gè)海盜當(dāng)然希望自己能得到盡可能多的金幣。

  5)每個(gè)海盜都是現(xiàn)實(shí)主義者,如果在一個(gè)方案中他得到了1枚金幣,而下一個(gè)方案中,他有兩種可能,一種得到許多金幣,一種得不到金幣,他會(huì)同意目前這個(gè)方案,而不會(huì)有僥幸心理。總而言之,他們相信二鳥在林,不如一鳥在手。

  6)最后,每個(gè)海盜都很喜歡其他海盜被丟到海里去喂魚。在不損害自己利益的前提下,他會(huì)盡可能投票讓自己的同伴喂魚。

  現(xiàn)在,如果有10個(gè)海盜要分100枚金幣,將會(huì)怎樣?

  要解決這類問題,我們總是從最后的情形向后推,這樣我們就知道在最后這一步中什么是好的和壞的決定。然后運(yùn)用這個(gè)知識(shí),我們就可以得到最后第二步應(yīng)該作怎樣的決定,等等等等。要是直接就從開始入手解決問題,我們就很容易被這樣的問題擋住去路:“要是我作這樣的決定,下面一個(gè)海盜會(huì)怎么做?”以這個(gè)思路,先考慮只有2個(gè)海盜的情況(所有其他的海盜都已經(jīng)被丟到海里去喂魚了)。記他們?yōu)閜1和p2,其中p2比較兇猛。p2的最佳方案當(dāng)然是:他自己得100枚金幣,p1得0枚。投票時(shí)他自己的一票就足夠50%了。往前推一步?,F(xiàn)在加一個(gè)更兇猛的海盜p3。p1知道——p3知道他知道——如果p3的方案被否決了,游戲就會(huì)只由p1和p2來繼續(xù),而p1就一枚金幣也得不到。所以p3知道,只要給p1一點(diǎn)點(diǎn)甜頭,p1就會(huì)同意他的方案(當(dāng)然,如果不給p1一點(diǎn)甜頭,反正什么也得不到,p1寧可投票讓p3去喂魚)。所以p3的最佳方案是:p1得1枚,p2什么也得不到,p3得99枚。

  p4的情況差不多。他只要得兩票就可以了,給p2一枚金幣就可以讓他投票贊同這個(gè)方案,因?yàn)樵诮酉聛韕3的方案中p2什么也得不到。p5也是相同的推理方法只不過他要說服他的兩個(gè)同伴,于是他給每一個(gè)在p4方案中什么也得不到的p1和p3一枚金幣,自己留下98枚。

  依此類推,p10的最佳方案是:他自己得96枚,給每一個(gè)在p9方案中什么也得不到的p2,p4,p6和p8一枚金幣。

  下面是以上推理的一個(gè)表(y表示同意,n表示反對(duì)):

  現(xiàn)在我們將海盜分金問題推廣:

  1)改變一下規(guī)則,投票中方案必須得到超過50%的票數(shù)(只得到50%票數(shù)的方案的提出者也會(huì)被丟到海里去喂魚),那么如何解決10個(gè)海盜分100枚金幣的問題?

  2)不改變規(guī)則,如果讓500個(gè)海盜分100枚金幣,會(huì)發(fā)生什么?

  3)如果每個(gè)海盜都有1枚金幣的儲(chǔ)蓄,他可以把這枚金幣用在分配方案中,如果他被丟到海里去喂魚,那么他的儲(chǔ)蓄將被并在要分配的金幣堆中,這時(shí)候又怎樣?

  通過對(duì)規(guī)則的細(xì)小改變,海盜分金問題可以有許多變化,但是最有趣的大概是1)和2)(規(guī)則仍為50%票數(shù)即可)的情況,本帖只對(duì)這兩種情況進(jìn)行討論。

  首先考慮1)?,F(xiàn)在只有p1和p2的情形變得對(duì)p2其糟無比:1票是不夠的,可是就算他把100枚金幣都給p1,p1也照樣會(huì)把他丟到海里去??墒莗2很關(guān)鍵,因?yàn)槿绻鹥3進(jìn)行分配方案的話,即使他一枚金幣也不給p2,p2也會(huì)同意,這樣一來p3就有p2這張鐵票!p3的最佳方案就是:獨(dú)吞100枚金幣。


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