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解析概率论的一个悖论 5 l( F, H9 X1 j# A) G M* }, I
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(全方见附件) & L( P: g0 K8 o( x+ A( L- s
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问题来自美(南加放大学)著《概率论基础教程》——原书第6版33页例6A。 O1 M8 I2 s$ k" H
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$ a/ x3 R6 \, n7 t原题:7 Z$ p' Z) E+ |& O# L, O3 M' T
假定我们有一个无限大的罐和标号分别为1,2,3,……的球的集合。考虑如下试验,在下午差1分12点到12点将1~10号球放入罐中,并将10号球抽出(假定抽球不花时间)。在下午差1/2分12点到12点将11~20号球放入罐中,并将20号球抽出。在下午差1/4分12点到12点将21~30号球放入罐中,并将30号球抽出。在下午差1/8分12点到12点将31~40号球放入罐中,并将40号球抽出,如此继续下去,我们感兴趣的问题是,12点时罐中共有多少个球?
& e% ^; l8 J7 R4 z/ n3 R- h! Z问题的答案是很清楚的,在12点时罐中有无穷多个,因为标号不是10n(n=1,2,3…)的任意一个球在12点前被放入罐中没有被抽出,因此,当试验按上述方式进行时问题得到解决。+ W# ~; B! L( `5 V* f* w
然而我们现在改变试验方式,在下午差一分12点到12点时将1~10号球放入罐中,并将1号球抽出;在下午差1/2分12点到12点将11~20号球放入罐中,并将2号球抽出。在下午差1/4分到12点将21~30号球放入罐中,并将3号球抽出。在下午差1/8分12点到12点将31~40号球放入罐中,并将4号球抽出,如此继续下去,对这个新的试验,12点时罐中共有多少个球?
1 ]% U4 n7 \8 _2 M) B, U我们十分惊奇的发现,答案是12点时罐中是空的!因为考虑任意一个球比如说标号为N的球在到12点某一时间段,这个球已经被从罐中取出。因此,对每个N,标号为N的球在12点不在罐中,所以12点时罐必为空。
1 Y8 s" T0 l8 V; V通过前面的讨论我们看到,不同的抽球方式得到不同的结论。在第一种情况下,只有标号为10n(n≥1)的球被抽出,而在第二种情况下,最终所有球都被抽出,现在我们假定从这些球中随机地选一个球,并将其抽出。即假定在差1分12点到12点之间将标号为1~10的球放入罐中,并从中随机的选一个球将其抽出来,如此继续下去,在这种情况下,问12点时罐中有多少个球?% N L+ V0 U, [+ b
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作者证明到12点时罐子里为空的概率为1 |