常會敏
(國家開放大學 應用數(shù)學學院,北京 100039)
概率論的起源與賭博有關,著名的“分賭金”問題就是概率論的萌芽發(fā)展。由于概率論豐富的內容和研究對象的廣泛性,使得它逐漸滲入很多相關領域。近年來,隨著科學技術的迅猛發(fā)展,概率論已經在經濟、教育、心理學等方面發(fā)揮著至關重要的作用,也在日常生活中影響著我們的決策。
【案例】2018年,金立手機品牌創(chuàng)始人劉立榮親口承認在塞班島參與賭博,從金立“借用”了資金,輸了大概“十幾個億”,直接導致金立集團資金斷裂。同年11月,金立申請破產重組。賭博可能不是導致金立破產的根本原因,可卻毀掉了一個人的大好前途,讓劉立榮人格破產。
概率論中有一個著名的賭徒輸光定理:在“公平”的賭博中,任一個擁有有限賭本的賭徒,只要長期賭下去,必然有一天會輸光,即“賭久必輸”。下面從概率論的角度給出嚴密的解釋。
假設賭徒的初始資金為n(任何一個賭徒,不論多么富有,n總是一個有限值),每賭一次或贏或輸,資金分別變?yōu)閚+1或者n-1,輸或者贏的概率都為0.5。設P(n)表示從n開始一直賭下去,資金變?yōu)?的概率,顯然有P(0)=1,并且容易得到遞推關系
(1)式變形可得關系式
我們假設P(1)=a(0≤a≤ 1),由(2)式知
P(2)=2a-1,P(3)=3a-2,…,P(n)=n(a-1)+1
由概率的性質可知P(n)=n(a -1)+1≥0對于任意大的n都成立,故a接近于1。對于任意數(shù)n,P(n)也接近于1。
因此,無論一個人多么富有,即使以0.5的勝率參與賭博,如果長期賭下去,必然有一天會輸光。每個人都應該遠離賭博,杜絕賭博惡習,潔身自好。
【案例】2010年開始,上海的徐某喜歡上了買彩票。剛開始,他購買彩票尚能量力而行,運氣好還中過獎,這讓他感覺買彩票既好玩又能賺錢,逐漸上癮,每次出手經常是兩三萬元買彩票。徐某就這樣沉迷于買彩票六七年,前后花費600多萬元買彩票。可惜的是,他買得越多,“輸”得越多,結果搞得傾家蕩產、走投無路,在向彩票站老板借錢遭到拒絕后,竟當場潑灑酒精焚燒彩票機,觸犯法律。結果徐某被浦東新區(qū)人民法院以放火罪一審判處有期徒刑四年。
我國的彩票分為體育彩票和福利彩票兩種,是由國家統(tǒng)一發(fā)行的,目的是籌集社會公眾資金,資助福利、體育等社會公眾事業(yè)。[1]因而購買彩票應該本著娛樂的心態(tài),為國家籌集資金,奉獻愛心,而不應該沉迷于彩票,靠彩票發(fā)家致富。一張彩票的中獎概率有多大呢?下面以雙色球為例,用概率論的知識計算彩票中獎的概率。
雙色球為兩區(qū)號碼投注,投注號碼由6個紅色球號碼和1個藍色球號碼組成,紅色球號碼從01—33中選擇,藍色球號碼從01—16中選擇。投注者所選單注投注號碼與當期開出中獎號碼相符的球色和個數(shù)確定中獎等級,假設中獎等級與相應的獎金按如下分布(見表1)。
表1 雙色球中獎等級與相應的獎金分布
設Pi表示中i等獎的概率(其中i=1,2,3,4,5,6),由概率論的知識得到
假設購買一張雙色球需要花費2元,設X表示購買一張雙色球所得利潤,則X可能的取值為1 000萬、50萬、3 000、200、10、5、-2(為了計算的方便,中獎時所得利潤沒有減去花費2元),則隨機變量X的分布列如下(見表2)。
表2 隨機變量X的分布列
因而購買一張彩票所得利潤的期望
即每購買一張彩票,平均收益是負值。
因而購買彩票要有平和的心態(tài),千萬不能被一等獎的巨額獎金沖昏頭腦,甚至不惜借錢購買大量彩票,最終只能導致與長期賭博有同樣的下場。
【案例】王先生是一位身材魁梧的東北漢子,靠自己的努力在北京扎根買房,還組建了一個幸福的家庭。為抵御小家可能遭遇的風險,2010年,王先生在某保險公司為自己投保了終身男性重大疾病險保額10萬,同時購買了提前給付重大疾病保險,保額40萬。2018年底,王先生感覺上腹脹痛,起初以為是慢性胃炎發(fā)作,并未重視,但癥狀逐漸加重,疼痛難忍,于是王先生去某醫(yī)院檢查,經醫(yī)生詳細檢查后確診為“原發(fā)性肝癌”。王先生得知病情后,及時聯(lián)系保險公司的服務人員,申請理賠并遞交相關材料,最終保險公司支付王先生保險費共計50萬元。
保險,是現(xiàn)代出現(xiàn)頻率比較高的一個詞匯,與我們的生活息息相關,例如汽車保險。保險最大的意義是,用最小的成本進行風險轉移,從而保障生活中小概率事件的產生,以降低損失等。如果是發(fā)生頻率高且損失大的事件,一般情況下保費會很高,甚至保險公司會拒絕承保。我國的保險行業(yè)是一個盈利機構,且存在巨大的利潤,2019年第一季度保險行業(yè)整體盈利763億。究其原因,就是成功的運用了小概率事件原理。下面通過一個例子看保險公司如何盈利。[2]
某一保險公司,有2 500個同一年齡層的相同社會階層的人參加保險,在一年內,每個人死亡的概率為0.002.每個參加保險的人在1月1日支付12元保險費,如果他在這一年內死亡,家屬可以從公司領取保險費2 000元,求此保險公司虧本的概率。
分析:該保險公司一年內的收入為2 500×12=30 000元,假定投保的人一年內死亡x人,則公司應賠付的錢為 2 000x,因此當 2 000x>30 000,即x>15時,該公司會虧本。已知x~B(2 500,0.002),求的是概率P(x>5)。
由泊松定理:對于二項分布B(n,pn),若當n→ +∞時,n pn→λ(固定常數(shù)),則,當n很大而p很?。ㄍǔR髉<0.1),np大小適中(通?!?5)時,二項分布的概率函數(shù)近似等于泊松分布的概率函數(shù)。
解:假定參加保險的人一年內死亡x人,x>15時,該公司會虧本。已知x~B(2 500,0.002),由泊松定理,
“保險公司賠錢”是一個小概率事件。事實上,該公司在本年獲利小于10 000元的概率是0.014,即正常情況下,該公司獲利不會少于10 000元。
2018年10月16日,由螞蟻保險和信美聯(lián)合推出相互保險新產品——相互寶。截至2019年5月,已有超過6 000萬人加入了相互寶計劃。相互寶具有如下特點:門檻低,0元加入;可隨時退出;覆蓋全,可覆蓋100種重癥疾?。活~度高。如果成員生病,最高可獲得30萬的互助金;分攤費用少。一人生病,大家分攤,2019年分攤費188元封頂。相互寶每月14日、28日為分攤日,根據加入的人數(shù)和患病的人數(shù)決定分攤金額的多少,下面通過一個例子感受相互寶的強大作用。
假設相互寶中成員人數(shù)為5 000萬,公示100個出險案例,按最高賠付金額100×30萬=3 000萬元,加上協(xié)議中規(guī)定的10%管理費即300萬元,那么在分攤日,就是5 000萬人平攤3 300萬元,人均分攤3 300÷5 000=0.66元。相互寶一年分攤費用預估在100—200元之間。
對于一個健康的人來說,雖然得100種重癥疾病中的某種疾病是一個小概率事件,但也有可能不幸發(fā)生。相互寶每月的分攤費用很低,正是這種“抱團取暖”的思路,低分攤、(相對)高賠付,因而不斷有成員自愿加入相互寶。
概率論知識起源于生活,反過來又指導和影響著我們的生活。充分利用概率論知識與生活的緊密聯(lián)系,結合生活中的有關案例,有助于我們的日常教學。將有趣且與知識點相關的例子應用于課堂教學,能激發(fā)學生的學習興趣,[3]培養(yǎng)學生善于思考、分析問題和解決問題的能力,也有助于學生數(shù)學建模能力的構建,以期為社會培養(yǎng)更多應用型的數(shù)學人才。