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生日悖論

2023-04-12 00:00:00克里斯蒂安·黑塞
讀者·校園版 2023年12期

前陣子我給政府部門打了個電話,工作人員需要我提供出生日期,以便驗證我的身份。我說完我的生日后,她很開心地告訴我,她的生日和我在同一天:“這是多罕見的巧合?。 ?/p>

但真的是這樣嗎?生日在同一天的情況真的罕見嗎?

數(shù)學(xué)上的概率計算顯示,在隨機(jī)選擇的23個人中,有兩個人在同月同日出生的概率就能達(dá)到50%。

很多人都會覺得這個結(jié)論特別不可思議。一年有365天,如果是閏年的話還要多1天,怎么可能這么少的人數(shù)就能讓“有兩個人的生日在同一天”的可能性達(dá)到50%呢?數(shù)學(xué)家理查德·馮·米澤斯把這種現(xiàn)象稱為“生日悖論”。

讓我們來思考一下,為什么這么少的人數(shù)就足夠使概率達(dá)到50%呢?顯而易見,直覺讓我們把這個問題和另一個問題弄混了:“最少需要多少人,才能保證有1個人在特定的一天(比如在我的生日那天)也過生日的概率達(dá)到50%?”

實(shí)際上,上述這個問題的正確答案是:要比23個人多得多——至少需要253個人。這是因為,通過計算可以發(fā)現(xiàn),23個人能組成253個生日比較組(任意兩個人的生日都可組成一組)。計算方法為:若將23個人從1到23編號,1號可以與2號至23號中的每一個人比較,因此,1號可以組成22個比較組。與此同理,2號可以與3號至23號中的每一個人比較(2號與1號的比較組已經(jīng)計算過了),2號可以組成21個比較組。以此類推,最終有22+21+20+……+2+1=(22+1)×22/2個比較組即23×22/2=253個比較組。也就是說,與特定的生日(比如我的生日)進(jìn)行比較時,同樣需要253個生日比較組才能使“生日與我在同一天的概率”達(dá)到50%。當(dāng)“我”是確定的時候,只需要隨機(jī)找253個人,就能形成和“我”的生日進(jìn)行比較的253個比較組了。

換一種表達(dá)方式,在開場陣容為23人(兩支球隊各11人,裁判1人)的足球比賽中,兩個人在同一天過生日的概率達(dá)到50%。

(常鑫摘自浙江教育出版社《5分鐘怪誕數(shù)學(xué):那些看似不可能的生活真相》一書,視覺中國供圖)

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