青蛙拼图

我偶然发现了一个TED-Ed视频与青蛙拼图:

你被困在雨林里,吃了一个有毒的蘑菇。为了拯救你的生命,你需要某种青蛙分泌的解药。不幸的是,只有雌性能产生解药。雄蛙和雌蛙数量相等,看起来一模一样。除了雄性有独特的叫声外,没有办法区分它们。在你的左边,你看到树桩上有一只青蛙。你听到对面空地上传来嘎嘎声,你看到两只青蛙。你不知道是谁发出的声音。你感到自己开始失去意识,你意识到你只有时间朝一个方向跑。你应该走哪条路:去空地舔两只青蛙,还是去树桩舔树桩上的青蛙?

我的第一个想法是雄蛙会发出尖叫来吸引雌蛙。这意味着空地上的第二只青蛙可能是已经被吸引的雌性。事实上,树桩蛙不动意味着它是雄性。我错了。这个谜题没有假设任何生物学知识。这个谜题假设每只青蛙的性别独立于其他青蛙。因此,这个谜题类似于我写了很多关于两个孩子的谜题。我不仅写了这篇博客,还写了一篇论文:马丁·加德纳的错误.

就像在两个孩子的拼图中一样,解决方法取决于青蛙为什么会呱呱叫。这里很容易做出一个合理的模型。假设雄性青蛙发出概率为p的咯咯声,那么这个谜题就可以解决了。

在呱呱叫之前考虑一下树桩蛙:

  • 这是一个概率为1/2的女性。
  • 这是一只会呱呱叫的雄性,概率为p/2。
  • 它是一只沉默的雄性,概率为(1-p)/2。

在呱呱叫之前,考虑一下空地上的两只青蛙:

  • 两人都是女性,概率为1/4。
  • 一个是雌性,另一个是会呱呱叫的雄性,概率为p/2。
  • 一个是女性,另一个是沉默的男性,概率为(1-p)/2。
  • 两人都是沉默的男性,概率(1-p)2/4.
  • 这两个都是可能是p的鸣叫雄性2/4.
  • 一个是沉默的雄性,另一个是会呱呱叫的雄性,概率为p(1-p)/2。

与我们的结果相对应的概率——树桩上不叫的青蛙和空地上一只叫的青蛙——用粗体表示。考虑到树桩蛙是沉默的,它是雌性的概率是1/(2-p)。类似地,考虑到一只清澈的青蛙发出嘶叫,其中一只是雌性的概率是1/(2-p)。概率是一样的:你去哪里买解毒剂并不重要。

TED-Ed的拼图也犯了两个孩子拼图中常见的错误。我不想重复他们错误的解决方案。TED教育的青蛙拼图是错误的。

(倒数第二段的计算已于2021年11月13日更正。)

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5条评论

  1. 尼克:

    只是想你应该知道,你关于树桩蛙成为雌性的概率的结果,因为它是无声的“1/(1-p)”,大于0的1,我们有:1/(1-p)->无穷大。显然这里有一个错误。
    我做了一个类似的计算,相同概率的结果是1/(2-p)。
    除此之外,我还计算出,如果我们允许两只青蛙发出的叫声大于1,那么其中一只是雌性的概率是2/(4-p)。
    将这两个结果与0<=p<=1进行比较,我们发现后者总是小于或等于前者,只有当p=0时才相等,每个结果都是1/2。

  2. 尼克:

    第一行中的道歉-p的极限应为<=p<1。

  3. 尼克:

    重试:0<=p<1

  4. Daryl Mcullough:

    这是概率论中概念上困难的方面之一。在非概率数学中,你可以使用任何你需要的信息来解决一个问题,这与你从哪里获得信息没有任何区别。但你是如何获得信息的,与计算概率有关。

    如果没有呱呱的叫声,而有人刚刚告诉你:“空地上至少有一只青蛙是雄性的”,那么你要做的就是列出所有与你所知相符的可能性,并给它们相同的概率。因此,有6种可能的雄性/雌性分配给这三只青蛙,这与信息一致。在这6个任务中,有4个任务是空地中的另一只青蛙是雌性,只有3个任务是树桩上的青蛙是雌性。

    但是,如果信息来自于倾听呱呱声,那么情况就会发生改变,因为树桩上的青蛙没有呱呱叫这一事实也是信息。这使得这只青蛙更有可能是雌性的。

    不过,这有点不公平,因为声明实际上并没有说明青蛙在什么情况下会呱呱叫。也许他们一个人的时候从不发牢骚。也许当他们坐在树桩上时,他们从不发出嘎嘎声。也许只有当一只雌性在附近时,它们才会发出嘎嘎声。你必须以某种方式模拟嘎嘎声。你选择的模型是雄性青蛙随机发出嘎嘎声。

    现在,有没有一个支持原始推理的叫声模型?我想如果你认为青蛙在独自一人的时候从不呱呱叫。

  5. 账单:

    如果你加上雌蛙以概率q独立呱呱叫的概率,两种情况下的存活概率仍然相等:(1-q)/(2-p-q)。

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