​随机取一个正整数,是偶数的概率居然不是1/2?

2023-12-03 02:39 来源:集名网 点击:

随机取一个正整数,是偶数的概率居然不是1/2?

从所有正整数中,随机取一个正整数,是偶数的概率是多少?

正整数

这个问题看上去非常简单,在所有正整数中,除了奇数就是偶数。显而易见,奇数和偶数各占一半,是一样多的。那么,从中随机取一个正整数,是偶数的概率(P(偶))和是奇数的概率(P(奇))当然应该相等(P(偶)=P(奇)),并且其概率和为1(P(偶)+P(奇)=1)。所以是偶数的概率就是1/2(P(偶)=P(奇)=1/2)。

如果我告诉你这个结论是错的,你肯定难以接受,无论怎么理解,P(偶)都应该是1/2啊!

偶数

要想真正理解这个问题,我们首先要了解现在主流数学界公认的概率论体系,这套体系是由前苏联著名数学家,概率论之父柯尔莫哥洛夫提出来的。

柯尔莫哥洛夫

柯尔莫哥洛夫在1933年提出了公理化概率论体系:

设P是定义在样本空间Ω导出的σ域上的测度,如果它满足

(1)对任意事件A,都有P(A)≥0;

(2)P(Ω)=1;

(3)对于可数多个互不相容的事件A1,A2,A3,……,An,……有P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=P(A1)+P(A2)+P(A3)+……+P(An)+……;

则称P是σ域上的概率。

概率英文

条件(1)和条件(2)比较好理解,这里就不做过多解释了。关键看条件(3),其含义是指对于可数多个互不相容的事件,其中有一个发生的概率应该等于每个事件发生的概率之和。

接下来让我们回到最初的问题,从所有正整数中,随机取一个正整数,假设取到正整数n的事件为An,其概率为P(An)。

显然,事件A1,A2,A3,……,An,……是可数且互不相容的,并且事件A1∪A2∪A3∪……∪An∪……=Ω。

所以,由条件(2),P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=P(Ω)=1

由于是随机取一个正整数,那么每个数被取到的概率相等,即

P(A1)=P(A2)=P(A3)=……=P(An)=……

由条件(1)假设

P(A1)=P(A2)=P(A3)=……=P(An)=……=k≥0

若k=0,则由条件(3)

P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=P(A1)+P(A2)+P(A3)+……+P(An)+……=0+0+0+……+0+……=0

与P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=1矛盾

若k>0,则P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=P(A1)+P(A2)+P(A3)+……+P(An)+……=k+k+k+……+k+……

注意到正整数有无穷多个,也就是说这里有无穷多个事件,那么也就有无穷多个正数k相加,其结果为无穷大∞。即:

P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=k+k+k+……+k+……=∞

同样与

P(A1∪A2∪A3∪……∪An∪……)=1矛盾

也就是说,满足条件的k≥0,根本不存在。

换句话说,在目前公认的公理化概率论体系下,我们根本无法做到“从所有正整数中,随机取一个正整数”这件事,那么取到偶数的概率自然也就不可能等于1/2,正确答案应为“不存在”。

之所以会出现这种问题,其根本原因在于正整数有无穷多个,我们在任取一个正整数时,是无法做到真正意义上的“随机”二字的。