给我3枚硬币,我能变3亿亏损为盈利:反直觉的蒙特卡洛模拟
It ain’t what you don’t know
that gets you into trouble.
It’s what you know for sure
that just ain’t so.
-- Mark Twain
让你身陷囹圄的不是未知,
而是你确信之事,并非如你所想。
——马克·吐温
文:屠夫1868
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屠夫问候各位早安。
今天会给大家带来“硬币赌局三部曲”的完结篇。
在此之前,咱们先回顾一下前两部说了些什么。
第1部里,屠夫与赌徒进行“掷硬币”猜正反游戏。
在胜负五五开的情况下,屠夫通过设置最大最小下注额,令984名赌徒爆仓出局,赢下300万。
之后,有热心同学询问屠夫,能否做个“必胜”的赌局——于是有了续集。
第2部里,屠夫与赌徒进行“出硬币”猜正反游戏。
在表面公平的规则下,屠夫通过设置赔率,令1000名赌徒全部出局,赢下13亿。
然后,又有热心同学询问:
有没有看起来必败,实际能取胜的赌局呢?
屠夫想了许久——
有!
给我3枚硬币,
我能把3亿亏损逆转为3亿盈利!
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01:“必败”的赌局
前两部屠夫预设的是两个看起来公平的赌局。
这次咱们换个玩法,来个“必败”的赌局。
作为庄家的屠夫准备了3枚正面一模一样的硬币。
其中有2枚是普通硬币,剩下的1枚是独角兽硬币——反面是一只独角兽。
现在屠夫将它们正面朝上,彻底打乱,说:
“猜猜看,哪一枚才是独角兽硬币?”
你思索了一下,选定了其中一枚。
然而屠夫翻开了另一枚——这是一枚普通的硬币。
屠夫哈哈一笑,问道:
“怎么样,要改选另外一枚吗?”
这个赌局,可以归纳成以下3条规则:
【规则一】
3枚硬币里有且只有1枚独角兽硬币,
每局答案相互独立。
和前两部有些不同,这次庄家完全控制3枚硬币,赌徒只负责猜出独角兽硬币。
每局的答案相互独立,也就是说,每局的独角兽硬币可能是编号为+1、0和-1中的任意一个。
就算是“必败”的赌局,这种公平还是要给的。
【规则二】
每局赌徒猜中则赚1000元,猜错则亏1000元。
重复100万局最后一次性清算。
老样子,屠夫还是使用蒙特卡洛模拟,这次赌100万场。虽然不像之前那样赌上1亿次,但是100万场足够大数定律发挥作用了。
和上次一样没有爆仓设定,只是记账,赌徒可以放心赌到最后一局。
*给没看过前两篇同学的小备注:
蒙特卡洛模拟,是利用海量随机数模拟出一个事件的多种可能,详情可自己搜索。
【规则三】
赌徒初次选择后,
庄家从其余2枚中翻开1枚普通硬币,
赌徒有1次改变选择的机会。
虽然每局的答案相互独立,但是赌徒进行初选后,庄家翻开的,必定是剩余2枚硬币中的普通硬币。
这时赌徒可以改选另一枚未被翻开的硬币,也可以坚持原来的选择。
比如,赌徒最初从编号为+1、0和-1的三枚硬币中选择+1,屠夫翻开了0——这当然是一枚普通硬币。
在揭开答案之前,赌徒可以坚持选择+1,也可以改选-1。
看完3条规则,应该有同学想放弃了吧?
3枚硬币中只有1个正确答案,1/3的命中率,重复100万局,怎么看都是输。
这个规则看似绝望,实则不然。
得救之道,就在其中。
02:直觉:坚持选择
根据历史数据统计以及屠夫亲身访问,绝大部分赌徒,在庄家揭开一枚普通硬币之后,还是会坚持原来的选择。
这是符合直觉的:选对选错,跟庄家揭开的那枚普通硬币没关系。
假如本来选对,因为庄家一问,改选了一个错的,岂不是亏大了?
没关系,我们先来看看“坚持选择”的情况下,这100万局是什么样子的。
上面这张图展现的是蒙特卡洛模拟出100万局的结果。
猜对,上方会多一个红点;猜错,下方会多一个绿点。
100万局合起来看,明显绿点更加密集。
最后统计结果也显示,100万局里大概只有33.4万局胜出。
这也符合我们的数学逻辑:毕竟只有1/3的概率猜对,2/3都会猜错嘛。
再来看看赌徒的余额情况:
前1000局真是惨不忍睹,歪歪扭扭地一路亏损。
100万局的最终结果你们也猜到了,肯定是巨额亏损的:
亏损的金额也符合数学逻辑:
赌徒余额的期望值 = [1/3*1000 + 2/3*(-1000)] * 1000000
100万局下来,亏损3.34个亿。
03:反直觉:改变选择
哎?改变选择有意义吗?
就像上面所说,庄家只是揭开普通硬币,跟我们选对选错没关系啊。
别着急,屠夫先带你看看结果。
这是100万局的结果——红点明显更加密集:
最后统计,大约66.6万局胜出:
前1000局的余额基本一路朝上:
100万局过后,盈利3.34个亿:
此时一定有同学惊呼:
这不可能!数据出错了吧!
不,数据完全没错。
感兴趣的同学,可以点击底部【阅读原文】获取本次试验的数据集,自行尝试。
*数据集共100万行,硬币编号依次为+1、0、-1;第1列为答案位置,第2列为赌徒初选位置,第3列为庄家揭开的普通硬币位置,第4列为改选位置
屠夫用另一张图来表示这100万场赌局的结果,对于熟悉平行坐标系的同学来说可能比较好懂。
硬币的位置有3种,我们记为+1、0和-1。
每一局有4个数据:
答案位置(Answer)
初选位置(Original_Guess)
庄家揭开普通硬币的位置(Host)
改选位置(Changed_Guess)
屠夫将每局的结果作为一条折线,画在上图的平行坐标系上。
如果该局的初选选错了(和答案不一样),那么改选肯定选对,我会用红线来表示。
如果该局的初选选对了(和答案一样),那么改选肯定选错,我会用蓝线来表示。
同样结果(同一坐标)的局数越多,折线越粗。
*为了区分开不同的线,数据经过处理,会随机偏离+1、0和-1一点点。
看看上面的图,红线是不是明显比蓝线粗得多?
04:得救之道在这里
为什么改变选择,能把亏损3亿变成盈利3亿?
这个反直觉的答案,就在规则里。
大家一定不能忽略:
庄家是知道正确答案的,所以翻开的总是普通硬币(规则三)。
还不明白?
赌徒初选就命中的概率是1/3,此时庄家可以翻开剩余2枚硬币的任意一枚,赌徒改选,则肯定错;
赌徒初选不命中的概率是2/3,此时庄家只能翻开剩余2枚硬币中的普通硬币,赌徒改选,则肯定对。
因为赌徒初选是普通硬币的情况下,剩余2枚硬币必定是一枚普通、一枚独角兽;庄家只能翻开普通硬币,剩下那枚没有翻开的,必定是独角兽!
换而言之,赌徒改选只会有两种情况:对的改成错的,和错的改成对的。
前者的概率是1/3,而后者的概率却有2/3。
坚持选择,命中的概率就是1/3;
改变选择,命中的概率一下子翻倍。
在重复100万局的情况下,
这种改变就是【必败】逆转为【必胜】!
还是一头雾水的同学也不用着急,这个问题最初甚至迷惑了许多数学爱好者。
你可以搜索一下“Monty Hall Problem”(也称“三门问题”),寻求更多的证明方法。
没错,这个赌局是有现实原型的——源自于一个电视节目。
电视节目里,硬币换成了门,独角兽改成了门后的大奖,但是数学原理一模一样。
05:反直觉的“赌博默示录”
投资中也存在着大量这种“反直觉”。
《再给我1枚硬币》里,股价有涨有跌,跟庄似乎有机会赚钱,可是仔细一算,这就是个散户只赔不赚的游戏。
这次的赌局也是一个例子——追随直觉你会亏损3亿,理性分析你能赚取3亿。
就像马克·吐温所说:
让你身陷囹圄的不是未知,
而是你确信之事,并非如你所想。
屠夫向来认可“宁要模糊的正确,不要精确的错误”。
但是不知道从何时起,“模糊的正确”居然成了“不假思索”的遮羞布,“张口就来”的挡箭牌。
模糊的正确,首先要追求正确,而不是追求模糊。
希望大家在投资当中,养成审慎、理性、多想一步的习惯,才有机会“基业长红”。
“硬币赌局三部曲”到今天正式完结了,很感谢大家的认可和欣赏。
最初屠夫只是写了一个简单的蒙特卡洛模拟(第一部《给我1枚硬币》),觉得有点意思,但是发在雪球上几个月了也乏人问津,也就没再往这方面考虑。
在这边重发之后,因为大家的分享传播,小小地火了一下,于是屠夫有了更多的灵感,才写出了这第2、3部。
今后还会不会写类似的文章呢?
一定会的。
只是三部曲的题材暂告一段落——这种偏数学的文章,又要写得有趣,真的很费脑……
最后,感谢大家对【基业长红1868】的支持,屠夫还会继续为大家带来更精彩的文章,请继续关注!
[ 作者简介 ]
屠夫1868,结合价值理念和量化工具的指数投基者。
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