双信封悖论

概率与决策理论中引人入胜的谜题。输入你在信封中看到的金额,我们将分析如果你交换信封的期望结果。

示例场景

查看不同初始金额下悖论的表现。

场景 1:发现 $20

示例

你打开一个信封,发现里面有 $20。你应该换吗?

金额: 20

场景 2:发现 $500

示例

高额游戏,你的信封里有 $500。

金额: 500

场景 3:小金额

示例

如果信封里只有 $4 会怎样?

金额: 4

场景 4:大额

示例

想象信封里有 $10,000。逻辑依然建议交换。

金额: 10000

其他标题
理解双信封悖论:全面指南
深入探索概率论中最反直觉的谜题之一。本指南介绍了设定、错误逻辑及公认的解决方法。

什么是双信封悖论?

  • 基本设定
  • “总是交换”论证
  • 为何感觉不对
双信封悖论,又称交换悖论,是一个揭示概率直觉推理缺陷的谜题。场景很简单:两个无法区分的信封,一个装有一定金额(A),另一个装有其两倍(2A)。你可以任选一个信封,保留其中的钱或换另一个。问题是:最优策略是什么?
“总是交换”论证
假设你选了一个信封,发现里面有¥X。悖论源于如下推理:另一个信封要么有¥2X,要么有¥X/2。由于你事先没有信息,假设两种情况概率各为 50%。于是可以计算换信封的期望值:E = 0.5 (¥2X) + 0.5 (¥X/2) = ¥1.25X。因为¥1.25X 大于你当前的¥X,似乎你总应该交换。但这种推理无论金额多少都适用,导致矛盾。

计算器使用分步指南

  • 输入你的数值
  • 解读结果
  • 使用示例
我们的计算器旨在演示导致悖论的错误逻辑。它是帮助你可视化问题的教育工具。
1. 输入你的数值 (X)
在“你信封中的金额 (X)”栏输入任意正数。这代表你假设选中信封中发现的金额。
2. 解读结果
点击“分析悖论”后,计算器会根据标准但有缺陷的悖论论证显示另一个信封的期望值。它会明确展示所用公式和“总应交换”的结论。最重要的是,还会显示警告,解释为何该逻辑在现实中并不成立。

常见误区与正确方法

  • 未知先验的缺陷
  • A 与 X 的混淆
  • 贝叶斯解决方案
悖论的核心在于一个微妙的数学错误。简单的期望值计算并不适用于此。
错误之处:变量并不相同
错误出在期望值计算的设定。设较小金额为 A。你的信封 X 是一个随机变量,可以是 A 或 2A。另一个信封 Y 取决于 X。如果 X=A,则 Y=2A;如果 X=2A,则 Y=A。计算 E(Y|X=x) = 1.25x 是错误的,因为公式中的两个“X”分别对应不同的世界状态。你拿到较小金额时的“X”与拿到较大金额时的“X”不是同一个值。
解决方法:使用合适的概率分布
关键的解决方法是认识到金额 A 不可能从所有正数的均匀分布中选取(这种分布并不存在)。在任何现实场景中,A 的初始值都有概率分布 p(a)。一旦你为 A 定义了合适的先验分布,就可以用贝叶斯推理。对于观察到的 X,可以计算你拿到 A 还是 2A 的后验概率。通常会得出并非总是换信封最优。例如,如果你看到一个极大的金额,更可能你拿到的是 2A。

悖论思维的现实应用

  • 股市与投资
  • 不确定性下的决策
  • 科学研究
虽然双信封悖论是个脑筋急转弯,但其探讨的原理对现实决策有重要启示。
金融决策
在投资中,你可能面临保留已知资产或换取未知高回报资产的选择。悖论提醒我们警惕基于“期望值”但未考虑底层概率分布和隐藏信息的论证。
信息评估
该问题是批判性思维的绝佳教材。它展示了看似合逻辑的论证可能建立在错误前提上。这在评估建议、新闻或数据时尤为重要。