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淺談幾個或然率上的詭論 (第 3 頁)

熊昭

 

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.原載於數學傳播第二卷第三期
.作者當時任教於中央數學系
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III

假設有兩個給定的同心圓,大圓半徑是 2,小圓半徑是 1。如今我們要在大圓上任意畫一弦。 問:條弦會和小圓相交的或然率是多少?

(i)我們把具有同樣斜率的弦看成一類。由於在具有同樣斜率的弦中,有二分之一的會與小圓相交,所以就全體看來,也必然是有二分之一的弦會與小圓相交。(如圖一)



圖一

(ii)在所有通過大圓周上任意一點的弦中,有三分之一的會與小圓相交,所以就全體看來,也必然是有三分之一的弦會與小圓相交。(如圖二)



圖二

(iii)大圓之弦是不是跟小圓相交全看它的的中點的位置。如果某弦的中點落在小圓之內,則這弦必與小圓相交。反過來說也是對的。因此,與小圓相交的弦的或然率等於小圓的面積除以大圓的面積,是 $\frac{1}{4}$。(如圖三)



圖三

上面三個解法都有道理,那個對呢?到底是什麼地方出了毛病?仔細檢察一下就可以發現原題中的「任意」一辭極為晦澀。這三種解法都是隱約的、想當然的將「任意」兩字分別做了解說,然後再計算。由於它們對「任意」一辭所作的解說各有不同,求得的答案自然不同。用術語來說,它們的或然率空間是不一樣的。同樣的,讀者也可以利用「任意」一辭的晦澀玩些花樣,而「證明」介於 0 與 1 之間的任何數都可以解釋成本題的答案。(Bertrand's paradox)

   

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編輯:黃信元 最後修改日期:4/26/2002