Джозеф Мазур - Игра случая. Математика и мифология совпадения

Конечно, маловероятно, что получится вытянуть туза пик в 3-й или в 4-й раз. Вероятность сдать его 4 раза составляет (1/52) (1/52) (1/52) (1/52) = 1/7 311 616, т. е. шансы против события будут 7 311 615 к 1. Маловероятно, но возможно. Но в этот раз не стоит ставить даже доллар. В самом деле, можно его вытянуть 50 раз подряд, или 100 раз, или вообще любое число раз.

Если вы 4 раза подряд вытянули туза пик, то у вас могут появиться сомнения по поводу колоды. Но случай – странная вещь. Никакие законы случайности не препятствуют тому, чтобы этот туз пик появился 4 раза подряд. С равной вероятностью можно бросать ноты на бумагу, ожидая, что они сложатся в сонату Бетховена. Вы не станете утверждать, что можете писать музыку так же хорошо, как Бетховен, просто «подбрасывая» ноты в воздух. Но если заниматься этим достаточно часто, то когда-нибудь наверняка получится сносная соната.

Теперь давайте предположим, что вы играете в покер еще с 10 игроками. Шанс получить флеш-рояль, скажем, на «крести»: A♣ K♣ Q♣ J♣ 10♣ – составляет 2 598 959 к 1. Почему? Потому что есть 52 отдельных варианта получить первую карту, 51 отдельный вариант получить следующую, 50 вариантов получить третью, 49 вариантов получить четвертую и, наконец, 48 вариантов получить пятую. Иными словами, у нас 52 × 51 × 50 × 49 × 48 отдельных вариантов получить все пять карт. Но это число слишком велико. Оно предполагает, что комбинация была сдана в особом порядке, но в каком именно? Это не имеет значения. Вы могли получить туз 1-, 2-, 3-, 4-м или последним. Если установить, когда был сдан туз, то остается 4 варианта для короля, 3 для дамы, 2 для валета и 1 для десятки. Тогда, чтобы рассчитать число вариантов сдачи комбинации, мы должны разделить (52 × 51 × 50 × 49 × 48) на (5 × 4 × 3 × 2 × 1) и получить 2 598 960. Это означает, что существует 2 598 959 шансов НЕ получить комбинацию A♣ K♣ Q♣ J♣ 10♣ и только один – получить ее. Но шанс получить ничего не стоящую комбинацию тот же. Все согласятся, что комбинация 3♠ 6♥ 8♣ J♦ Q♠ – никчемная.

Шансы получить эту никчемную комбинацию также 2 598 959 к 1. Посмотрим на это с другой стороны: шанс, что вы получите A♣ K♣ Q♣ J♣ 10♣, гораздо меньше, чем шанс, что эту комбинацию получит любой из игроков.

Есть по крайней мере две математические модели, которые дают нам надлежащие способы оценки совпадений. Одна из них – задача о дне рождения, которая гласит: в любой группе из 23 человек шансы на то, что у 2 людей в этой группе совпадут дни рождения, выше, чем 1 к 1. Вторая – задача об обезьянах, в которой спрашивается: сможет ли обезьяна (если дать ей сколь угодно долгое время), случайным образом нажимающая на кнопки на клавиатуре компьютера, написать первую строку из сонета Шекспира?

Задача о дне рождения широко растиражирована в Сети и в популярных книгах по математике, а также является одним из наиболее исследованных курьезов, поэтому может показаться, что задача чрезмерно утрирована. Однако она также является моделью для осмысления совпадений – возможно, лучшей из имеющихся. Быть может, ее следует считать задачей о совпадении ; в конце концов нас интересует возможность того, что в большой группе пространственно-временных событий одновременно произойдут два события A и B . Мы можем спросить: насколько большой должна быть группа событий, чтобы шансы совпадения A и B были выше, чем 1 к 1? Задача также достаточно хорошо поддается обобщению для того, чтобы дать нам возможность понять, как законы вероятности соотносятся с интуицией. В стандартном виде задача формулируется таким образом: в группе из N случайно выбранных людей насколько велико должно быть N , чтобы шансы на то, что у 2 людей в этой группе совпадают дни рождения ( число и месяц ), были выше, чем 1 к 1? Ответ: N = 23, удивительно малое число.

Найти N несложно. Пусть p ( N ) обозначает вероятность того, что у N человек дни рождения не совпадают. Сначала предположим, что N = 2. Тогда p (2) = 365/365 × 364/365, потому что любой из двоих людей может быть рожден в любой из 365 дней, исключая при этом один день для другого человека. Эта p ( 2 ) очень-очень близка к 1. Что неудивительно. Далее: предположим, что N = 3. По той же причине, что и в случае с N = 2, день рождения третьего человека не может совпадать с днями рождения двух других, т. е. p (3) = 365/365 × 364/365 × 363/365. Произведение легко сосчитать на калькуляторе. Продолжая таким образом, мы видим, что p ( N ) сокращается по мере того, как N увеличивается. В определенный момент мы дойдем до N = 23 и произведем следующие расчеты: