Σάββατο 7 Νοεμβρίου 2020

Το Παράδοξο του Μόντυ Χολ: Πρέπει Πάντα να Αλλάζεις Πόρτα;

Φαντάσου ότι βρίσκεσαι σε ένα τηλεπαιχνίδι. Μπροστά σου υπάρχουν τρεις πόρτες:

  • Πίσω από μία βρίσκεται ένα αυτοκίνητο.

  • Πίσω από τις άλλες δύο, κατσίκες.

Διαλέγεις μια πόρτα – π.χ. την Πόρτα 1.
Ο παρουσιαστής (ο Μόντυ Χολ), που ξέρει τι κρύβει κάθε πόρτα, ανοίγει μία από τις άλλες δύο, π.χ. την Πόρτα 3, δείχνοντας μια κατσίκα.

Και τότε σου κάνει την κρίσιμη ερώτηση:

Θέλεις να αλλάξεις επιλογή; Να πας στην Πόρτα 2;

Οι περισσότεροι σκέφτονται:
«Τώρα μένουν δύο πόρτες, άρα 50-50».

Όμως αυτό είναι λάθος.
Η πιθανότητα δεν είναι 50%. Αν αλλάξεις πόρτα, αυξάνεις την πιθανότητα νίκης στο 66.6%!

Καλωσορίσατε στο θαυμάσιο, αντιδιαισθητικό Παράδοξο του Μόντυ Χολ.


Γιατί το Λέμε Παράδοξο;

Γιατί η φαινομενικά λογική μας λέει ότι μετά το άνοιγμα της πόρτας, οι πιθανότητες πρέπει να είναι ισότιμες — όμως δεν είναι.

Το μυαλό μας αγνοεί το γεγονός ότι:

  • Η αρχική επιλογή είχε 1/3 πιθανότητα να είναι σωστή.

  • Άρα είχε 2/3 πιθανότητα να είναι λάθος.

  • Ο παρουσιαστής ανοίγει πάντα πόρτα με κατσίκα.

  • Κι έτσι, η πιθανότητα 2/3 μεταφέρεται ολόκληρη στην πόρτα που απέμεινε.


Η Μαθηματική Απόδειξη

Ας το δούμε βήμα-βήμα.

Αρχική κατάσταση

  • Πόρτα 1 (η επιλογή σου):

    P(αυτοκιˊνητο)=13​
  • Οι άλλες δύο πόρτες μαζί:

    P(αυτοκιˊνητο)=23​

Ο παρουσιαστής ανοίγει πάντα πόρτα με κατσίκα

Αυτό σημαίνει πως η επιλογή του δεν είναι τυχαία.
Δεν μπορεί να ανοίξει την πόρτα με το αυτοκίνητο.

Άρα:

  • Η αρχική σου επιλογή μένει με πιθανότητα 1/3.

  • Οι «άλλες δύο πόρτες» μετατρέπονται, μετά το άνοιγμα, σε μία πόρτα με πιθανότητα 2/3.

Τελικό αποτέλεσμα:

P(νιˊκη αν αλλαˊξεις)=23P(\text{νίκη αν αλλάξεις}) = \frac{2}{3} P(νιˊκη αν μειˊνεις)=13P(\text{νίκη αν μείνεις}) = \frac{1}{3}

Η αλλαγή πόρτας διπλασιάζει τις πιθανότητές σου.


Ο Πίνακας των Πιθανοτήτων

ΕπιλογήΠιθανότητα Νίκης
Μένεις στην αρχική πόρτα33.3%
Αλλάζεις πόρτα66.6%

Διαίσθηση: Γιατί Συμβαίνει Αυτό;

Ο πιο εύκολος τρόπος να το καταλάβουμε είναι να σκεφτούμε ότι:

  • Στην αρχή έχεις 1/3 πιθανότητα να είσαι σωστός.

  • Στις 2/3 περιπτώσεις έχεις επιλέξει λάθος πόρτα.

Αν έχεις επιλέξει λάθος πόρτα (που συμβαίνει πιο συχνά), τότε η αλλαγή πόρτας διορθώνει το λάθος σου.

Ο παρουσιαστής δεν ανοίγει τυχαία πόρτα. Ανοίγει μια πόρτα που ξέρει ότι έχει κατσίκα, «αφαιρώντας» μία λάθος επιλογή από τις 2/3.

Έτσι οι πιθανότητες συσσωρεύονται στη μοναδική πόρτα που απομένει.


Ένα Παράδειγμα με 100 Πόρτες

Αν δεν σε πείθει το παράδοξο με 3 πόρτες, σκέψου το εξής:

  • Υπάρχουν 100 πόρτες.

  • Διαλέγεις μία. Πιθανότητα σωστής επιλογής:

    1100​
  • Ο παρουσιαστής ανοίγει 98 πόρτες με κατσίκες.

  • Μένει μόνο μία κλειστή πόρτα εκτός από τη δική σου.

Ποια πόρτα έχει το αυτοκίνητο;

Προφανώς η άλλη, γιατί το να πέσεις σωστά από την αρχή έχει πιθανότητα 1%.

Τώρα καταλαβαίνεις γιατί με 3 πόρτες η πιθανότητα είναι 2/3.


Το Παράδοξο στην Πραγματική Ζωή

Το Παράδοξο του Μόντυ Χολ δεν είναι μόνο τηλεπαιχνίδι.

Εμφανίζεται σε:

  • Αποφάσεις με εμφανείς και κρυφές πληροφορίες

  • Στατιστικά παιχνίδια και τυχερά παιχνίδια

  • Αλγορίθμους επιλογής

  • Machine learning (conditional probabilities)

Είναι ένα από τα πιο διάσημα παραδείγματα για το πώς η διαίσθηση μπορεί να μας παραπλανήσει πλήρως.


Το Βασικό Μάθημα

Το Παράδοξο του Μόντυ Χολ μας διδάσκει:

  • Να μην εμπιστευόμαστε πάντα την «πρώτη ματιά» στις πιθανότητες.

  • Να προσέχουμε την επίδραση της πληροφορίας που αποκαλύπτεται.

  • Ότι συχνά αυτό που μας φαίνεται «50-50»… δεν είναι καθόλου έτσι!

Και, φυσικά:

Στο Μόντυ Χολ, αλλάζουμε ΠΑΝΤΑ πόρτα.

 

Δεν υπάρχουν σχόλια :

Δημοσίευση σχολίου