三门问题:为什么主持人开门后,换门更好
先说直觉为什么总会卡住
三门问题最容易让人犹豫的地方,不在计算,而在情绪。
你先选了一扇门,主持人再打开另一扇空门,场上只剩两扇门。人的第一反应几乎总是:现在不就是二选一吗? 这时再换门,心理上还会多出一种额外的不适感:如果原来那扇门就是对的,那么明明选对了又亲手改错会显得尤其亏。
所以很多人不是被概率拦住,而是被不要背叛自己的第一选择这个感觉拦住了。
概率其实从来没有重置
关键在于,主持人开门之前,你第一次选中的概率就已经定了:
\[P(\text{第一次就选中}) = \frac{1}{3}\]这件事不会因为主持人后来开了一扇空门,就突然变成 $\frac{1}{2}$。你的门还是那扇门,你第一次猜中的概率还是只有 $\frac{1}{3}$。
因此,
\[P(\text{坚持原门获胜}) = \frac{1}{3}\]而另外两扇门在一开始合起来有 $\frac{2}{3}$ 的中奖概率。主持人开掉其中一扇羊门后,这 $\frac{2}{3}$ 并没有消失,而是集中到了唯一剩下的那扇门上:
\[P(\text{换门获胜}) = \frac{2}{3}\]从这个角度看,主持人不是在“把三扇门变成两扇门”,而是在把原本分散在两扇门上的概率,压缩到一扇门上。
主持人真正带来了什么信息
三门问题里最重要的不是有一扇门被打开了,而是谁打开的、以及他按什么规则打开。
结论之所以成立,依赖三个条件:
- 主持人知道奖品在哪里
- 主持人一定会打开一扇有羊的门
- 主持人打开之后一定会给你换门机会
这说明主持人的动作不是随机动作,而是一次受约束的信息披露。他不能把奖品门打开,所以一旦你一开始没选中,主持人就等于替你排除了错误选项,并把剩下那扇未开的门保留下来。
如果主持人是随机开门,甚至可能不小心把奖品开出来,那么结论就不再是简单的 $\frac{2}{3}$。很多争论其实都混淆了这一点。
放大到 100 扇门就不难受了
把三门问题放大到 100 扇门,直觉会立刻变清楚。
你先随便选一扇门,第一次就选中奖品的概率只有:
\[\frac{1}{100}\]剩下 99 扇门合起来有:
\[\frac{99}{100}\]的概率藏着奖品。接着主持人知道答案,并连续打开 98 扇羊门,只留下你原来的门和另一扇未开的门。
这时候如果你坚持原门,胜率还是 $\frac{1}{100}$;如果你换门,胜率就是 $\frac{99}{100}$。
三门版本之所以让人误判,只是因为 1/3 和 2/3 的差距看起来还不够刺眼。放大到 100 门之后,你会更容易看见:你其实是在拿自己那次很不可靠的首次猜测,和主持人替你筛过一次之后留下的结果做比较。
结语
三门问题是一个小把戏,它承认一件事:信息不是只靠说话传递的,行动规则本身也会传递信息。
主持人开门之后,世界并没有变成平均的 50/50。真正发生的事,是一部分原本分散的概率,被一次有约束的动作重新聚焦了。也正因为如此,换门才会更好。