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九章格数学 · 概率与赌局工坊

点数分金

一副公平硬币,一场没打完的赌局——赌金该按获胜概率来分,而你的期望,无论怎么下注都纹丝不动。
赌局
抛硬币
工具
三件真跑
分金
1654 年
判据
期望不变

🎲 抛硬币赌局

庄家摆出一副公平硬币:正面你赢一注、反面他赢一注。你要在本金归零前,把本金推到目标。每一注押多大,你说了算——但请盯紧一个冷酷的事实:不管怎么下注,期望纹丝不动。
公平硬币台 · 正面你赢,反面庄家赢
?
押注 1 元?
当前本金20
目标40
单注上限5
对局状态待开局
已抛次数0
理论达成率0.50
本金 / 目标
达成目标的概率 = 本金/目标(赌徒破产公式,p=1/2)

🚶 赌徒破产小游戏

你带着 i 元坐上赌桌,每注 ±1:以概率 p 涨 1 元,否则跌 1 元。摸到 N 元就收手,跌到 0 就破产。亲手走一走,看公式准不准。
当前筹码10
理论 P(摸到 N)0.5000

🛠️ 赌局实验台

三件工具全部在浏览器里真跑:点数分配、赌徒破产、马丁格尔。模拟使用固定随机种子,结果可复现。

① 点数分配 · Pascal–Fermat 分金问题

两人对局,先赢满 n 局者得全部赌金。中途叫停时,A 还需赢 a 局、B 还需赢 b 局——赌金该怎么分才公平?按双方获胜概率分(Pascal 与 Fermat 1654 年的通信争的正是这件事)。

局 局
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② 赌徒破产 · Gambler's Ruin

本金 i、目标 N,每注 ±1,中奖概率 p。先摸到 N 后破产的概率:p=1/2 时为 i/N;p≠1/2 时为 (1−(q/p)i)/(1−(q/p)N)。

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③ 马丁格尔 · 加倍投注为什么救不了你

本金 B、赌桌上限 L、基注 1:输就翻倍、赢就回 1,达到 +目标 即收手。翻倍序列连亏 k 次需投入 2k−1,而连亏 k 次的概率恰是 2−k。

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✅ 工坊自检

运行中…

    📖 赌局旧事

    从一个骑士的骰子笔记,到两位数学家的往返书信——概率论正是在赌桌上长大的。

    🎲 分金之问:一场没打完的赌局

    1654 年,嗜赌的法国骑士德·梅雷(Antoine Gombaud, Chevalier de Méré)向帕斯卡(Blaise Pascal)提了一个让他头痛的问题:两人约定先赢若干局者拿走全部赌金,可赌局中途被迫叫停——这时赌金该怎么分?梅雷想不通自己「稳赢」的下注为何常常赔钱,于是这场贵族消遣,被硬生生推成了概率论的开端。

    💡 帕斯卡把问题写信告诉费马(Pierre de Fermat)。两人往返数封信,用不同的方法得出了同一个答案:赌金应按两人继续比赛各自的获胜概率来分。这就是「点数分配问题」(problem of points),也是历史上第一次把「随机事件的可信程度」变成一个可以计算的数。

    📜 卡达诺:写在牢里的骰子书

    意大利人卡达诺(Gerolamo Cardano,1501–1576)是医生、占星家,也是赌徒。他在 1564 年写成了《论赌博》(Liber de Ludo Aleae),系统讨论了骰子各面的等可能性、以及复合事件的计算——手稿直到 1663 年才出版,比帕斯卡的信晚了好几年。

    卡达诺已隐约摸到了「有利结果数 / 总结果数」这一概率的雏形。他是第一个认真把赌博当数学题做的人,却因为手稿被压在箱底近一百年,错过了「概率论之父」的名号。

    📕 惠更斯:第一本概率教科书

    荷兰人惠更斯(Christiaan Huygens)1657 年出版了《论赌博中的推理》(De ratiociniis in ludo aleae),这是历史上第一本正式出版的、讲概率的书。他引入了「期望」(expectation)的观念:一个赌局的合理价值,等于各结果收益按其概率的加权平均。

    全书以命题形式写就,把帕斯卡与费马的通信提炼成可传授的定理,影响了几代学者——雅各布·伯努利正是读着它,走上了概率论之路。

    🪙 伯努利与圣彼得堡悖论

    1738 年,瑞士人丹尼尔·伯努利(Daniel Bernoulli)提出「圣彼得堡悖论」:庄家掷硬币,直到第一次出现正面为止,若在第 k 次出现正面则付你 2k 元。这个赌局的期望收益是无穷大(½·2 + ¼·4 + ⅛·8 + … = 1+1+1+…),可现实中几乎没人愿意花大价钱玩它。

    伯努利的解释是:金钱的价值不是线性的——第一块钱远比第一万块钱珍贵。他由此提出边际效用的概念,成为现代经济学的先声。期望值不够用时,数学就得请出「效用」。

    🔤 martingale 这个词从哪来

    「马丁格尔」(martingale)本是法国普罗旺斯地区对「用两根缰绳控制马匹」的马具的称呼,18 世纪被借用到赌博里,指「输一次就把赌注翻倍」的投注法。今天它在数学里有个更精确的名字——鞅(martingale):一个「未来的期望恒等于当前值」的随机过程。

    而现代概率论证明了一条冷冰冰的定理:只要每注期望为 0,任何有限的投注策略都无法把公平赌局变成正期望。加倍投注只是把「很多次小赢」和「一次大输」重新打包,期望依旧是 0。

    🧮 中算的「盈不足术」

    远在帕斯卡之前,中国古代数学就有了处理「不确定分配」的智慧。《九章算术》(约公元前 1 世纪)里的「盈不足术」:若每人出 8 钱则盈 3 钱、每人出 7 钱则不足 4 钱,问人数与物价——通过两次试算的「盈余/不足」,用线性插值算出答案。它虽然处理的是确定问题,却已包含「用若干次观测逼近未知量」的思想,与今天的数值方法遥相呼应。

    而在「公平分配」这件事上,中算家也早有比例分配(衰分术)的成熟做法。东西方各自抵达了「按比例分配」的朴素直觉,只是概率论需要一次真正把「随机」写进公式的飞跃。

    🧭 一次赌局,三种读法

    把本馆的三件工具串起来看,同一个赌局会讲三种话:

    赌徒破产说的是结局的概率——本金 10、目标 20,公平硬币下赢面恰好是 10/20 = 1/2,与你怎么押、押多少次都无关(p=1/2 时概率就是 i/N)。

    点数分配说的是中断时如何分金——按继续比赛各自的胜率分,这正是「期望」最古老的应用。

    马丁格尔说的是期望的牢笼——任你翻倍、缩注、随机押,公平赌局的期望永远是 0。数学上没有稳赢的赌法;有的只是「运气」和「算术」,而算术说了算。