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1、
海盜分金問題異調(diào)
這是一幫亡命之徒,在海上搶人錢財,奪人性命,干的是刀頭上舔血的營生。在我們的印象中,他們一般都瞎一只眼,用條黑布或者講究點的用個黑皮眼罩把壞眼遮上。他們還有在地下埋寶的好習慣,而且總要畫上一張藏寶圖,以方便后人掘取。不過大家是否知道,他們是世界上最民主的團體。參加海盜的都是桀驁不馴的漢子,是不愿聽人命令的,船上平時一切事都由投票解決。船長的唯一特權(quán),是有自己的一套餐具——可是在他不用時,其他海盜是可以借來用的。船上的唯一懲罰,就是被丟到海里去喂魚。
現(xiàn)在船上有若干個海盜,要分搶來的若干枚金幣。自然,這樣的問題他們是由投票來解決的。投票的規(guī)則
2、如下:先由最兇猛的海盜來提出分配方案,然后大家一人一票表決,如果
有 50%或以上的海盜同意這個方案,那么就以此方案分配,如果少于 50%的海盜同意,那么這個提出方案的海盜就將被丟到海里去喂魚,然后由剩下的海盜中最兇猛的那個海盜提出方案,依此類推。
我們先要對海盜們作一些假設(shè)。
1) 每個海盜的兇猛性都不同,而且所有海盜都知道別人的兇猛性,也就是說,每個海盜都知道自己和別人在這個提出方案的序列中的位置。另外,每個海盜的數(shù)學和邏輯都很好,而且很理智。最后,海盜間私底下的交易是不存在的,因為
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海盜除了自己誰都不相信。
3、
2) 一枚金幣是不能被分割的,不可以你半枚我半枚。
3) 每個海盜當然不愿意自己被丟到海里去喂魚,這是最重要的。
4) 每個海盜當然希望自己能得到盡可能多的金幣。
5) 每個海盜都是現(xiàn)實主義者,如果在一個方案中他得到了
1
枚金幣,而下一個方案中,他有兩種可能,一種得到許多金
幣,一種得不到金幣,他會同意目前這個方案,而不會有僥
幸心理??偠灾?,他們相信二鳥在林,不如一鳥在手。
6) 最后,每個海盜都很喜歡其他海盜被丟到海里去喂魚。在不損害自己利益的前提下,他會盡可能投票讓自己的同伴喂魚。
現(xiàn)在,如果有
4、 10 個海盜要分 100 枚金幣,將會怎樣?要解決這類問題,我們總是從最后的情形向后推,這樣我們就知道在最后這一步中什么是好的和壞的決定。然后運用這個知識,我們就可以得到最后第二步應(yīng)該作怎樣的決定,等
等等等。要是直接就從開始入手解決問題,我們就很容易被
這樣的問題擋住去路:“要是我作這樣的決定,下面一個海
盜會怎么做?”以這個思路, 先考慮只有 2 個海盜的情況(所
有其他的海盜都已經(jīng)被丟到海里去喂魚了) 。記他們?yōu)?p1 和
p2,其中 p2 比較兇猛。 p2 的最佳方案當然是: 他自己得 100
枚金幣, p1 得 0 枚。
5、投票時他自己的一票就足夠 50%了。往
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前推一步?,F(xiàn)在加一個更兇猛的海盜 p3。 p1 知道—— p3 知
道他知道——如果 p3 的方案被否決了,游戲就會只由 p1 和
p2 來繼續(xù),而 p1 就一枚金幣也得不到。所以 p3 知道,只要
給 p1 一點點甜頭, p1 就會同意他的方案(當然,如果不給
p1 一點甜頭,反正什么也得不到, p1 寧可投票讓 p3 去喂魚)。所以 p3 的最佳方案是: p1 得 1 枚, p2 什么也得不到, p3 得
99 枚。
p4 的情況差不多
6、。他只要得兩票就可以了,給 p2 一枚金幣
就可以讓他投票贊同這個方案,因為在接下來 p3 的方案中
p2 什么也得不到。 p5 也是相同的推理方法只不過他要說服
他的兩個同伴,于是他給每一個在 p4 方案中什么也得不到
的 p1 和 p3 一枚金幣,自己留下 98 枚。
依此類推, p10 的最佳方案是:他自己得 96 枚,給每一個在
p9 方案中什么也得不到的 p2, p4,p6 和 p8 一枚金幣。
下面是以上推理的一個表( y 表示同意, n 表示反對):
現(xiàn)在我們將海盜分金問題推廣:
1) 改變
7、一下規(guī)則,投票中方案必須得到超過 50%的票數(shù)(只
得到 50%票數(shù)的方案的提出者也會被丟到海里去喂魚) ,那么
如何解決 10 個海盜分 100 枚金幣的問題?
2) 不改變規(guī)則,如果讓 500 個海盜分 100 枚金幣,會發(fā)生什么?
3) 如果每個海盜都有 1 枚金幣的儲蓄,他可以把這枚金幣用
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在分配方案中,如果他被丟到海里去喂魚,那么他的儲蓄將
被并在要分配的金幣堆中,這時候又怎樣?
通過對規(guī)則的細小改變,海盜分金問題可以有許多變化,但
是最有趣的大概是 1
8、) 和 2)(規(guī)則仍為 50%票數(shù)即可)的情況,
本帖只對這兩種情況進行討論。
首先考慮 1) ?,F(xiàn)在只有 p1 和 p2 的情形變得對 p2 其糟無比:
1 票是不夠的, 可是就算他把 100 枚金幣都給 p1,p1 也照樣
會把他丟到海里去??墒?p2 很關(guān)鍵,因為如果 p3 進行分配
方案的話,即使他一枚金幣也不給 p2, p2 也會同意,這樣
一來 p3 就有 p2 這張鐵票! p3 的最佳方案就是: 獨吞 100 枚金幣。
p4 要 3 張票,而 p3 是一定反對他的, 而如果不給
p2 一點甜
頭, p2 也
9、會反對,因為 p2
可以在 p3 的方案中得救,目前為
什么不把 p4 丟到海里呢?所以要分別給
p1 和 p2 一枚金幣,
這樣 p4 就有包括他自己 1
票的 3 票。 p4 的方案為: p1, p2
每人 1 枚金幣,他自己 98
枚。
p5 的情況要復雜點,他也要
3 票。 p4 是會反對他的,所以
不用給,給 p3 一枚金幣就能使他支持自己的方案,因為在
接下來的 p4 方案中他什么也得不到。
問題是 p1 和 p2:只要
其中有一個支持就可以了??墒侵唤o
1 枚金幣是不行的, p4
方案中他們一定有 1 枚金幣可得,所以
10、只要在他們中隨便選
一個,給 2 枚金幣,另一個就對不起了,不給。這樣
p5 的
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方案是:自己 97
枚, p3 得 1 枚, p1 或 p2 得 2 枚。
p6 的方案建立在
p5 的上面,只要給每個 p5 方案中不得益的
海盜 1 枚金幣。 要注意的是, p1 和 p2 都應(yīng)該看作在
p5 方案
中不得益的:他們可能得
2 枚,可是也可能 1 枚不得,所以
只要 p6 給他們 1
枚金幣,根據(jù)“二鳥在林,不如一鳥在手
“的原則,就可以讓他們支持p6 的方案。所以 p6
的方案是
唯一的: p1
11、, p2,p4 每人 1 枚金幣, p6 自己拿 97
枚。
這樣繼續(xù)下去, p9 的方案是: p3, p5,p7 每人 1 枚金幣,然后在 p1, p2, p4,p6 中任選一人給 2 枚金幣, p9 自己得
95 枚。最后, p10 的方案是唯一的: p1,p2,p4,p6,p8 每人 1 枚金幣, p10 自己得 95 枚。 2) 是最有趣的(提醒:我們
回到 50%票即可的規(guī)則) 。原題解中的推理過程直到
200 個海
盜都是成立的: p200 給每個偶數(shù)號的海盜 1 枚金幣, 包括他
自己,其他海盜什么也得不到。從 p201 開始,繼續(xù)推理就
12、
變得有點困難了: p201 為了不被丟到海里去, 必須什么也不
留給自己,而給從 p1 到 p199 中所有奇數(shù)號海盜每人 1 枚金
幣,從而爭取到 100 票,加上他自己 1 票,逃過一劫。 p202 也什么都得不到, 他必須用這 100 枚金幣買通 100 個從 p201 的方案中什么也得不到的海盜,要注意到現(xiàn)在這個方案不是
唯一的: p201 的方案中得不到金幣的海盜是所有奇數(shù)號的海盜,有 101 個(包括 p201),所以有 101 種方案。
p203 必須得到 102 票,除了自己的 1 票外,他只有 100 枚金
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幣,所以只能買到 100 票,所以可憐的家伙就被丟到海里喂
魚了。但是, p203 是個很重要的角色,因為
p204 知道如果
自己的方案不被通過, p203 也一樣會完蛋,所以他有
p203
的一張鐵票。所以 p204 可以大出一口氣:他自己一票,加
上 p203 一票,然后加上用
100 枚金幣買的確
100 票,他就
得救了! 100 個有幸得到
1 枚金幣的海盜, 可以是 p1 到 p202
中任何 100 個:因為其中的偶數(shù)號的從
p202 的方案中什么
也得不到,如果 p204 給他們中某個海
14、盜
1 枚金幣,這個海
盜一定會贊同這個方案;而編號為奇數(shù)的海盜呢,只是有可
能從 p202 的方案中得益罷了(可能性為
100/101 ),所以根
據(jù)“二鳥在林,不如一鳥在手“的原則,如果能得到
1 枚金
幣,他也會贊同這個方案。
接下去 p205 是不能把希望放在 p203 和 p204 這兩張票上的,因為就算他被丟到海里去, p203 和 p204 還可以通過 p204 的方案機會活下來。 p206 雖然可以靠 p205 的鐵票,加上自己
1 票和 100 枚金幣搞到的 100 票,只有 102 票,所以他也被丟到海里喂魚。 p207 好不了多少
15、,他需要 104 票,而他自己以及 p205 和 p206 的鐵票加上 100 枚金幣搞到的 100 票只有
103 票——只好下海。
p208
運氣比較好,他同樣也要
104 票,可是 p205, p206,
p207
都會投票贊成他的方案!加上他自己的
1 票和買來的
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100 票,他 于逃脫了做 食的命運。
我 就有了一種可以一直推下去的新 。海盜可以什
么也不留 自己, 上 100 票,然后依靠一部分一定會被
下海的海盜的
16、票,從而 自己的方案通 。有 運氣的
海盜分 是 p201, p202, p204, p208,p216, p232, p264,
p328 和 p456??我 看到 的號 是 200 加上一個 2 的
次 。哪些海盜是受益者呢, 然 票是不用(不能) 金
的。所以只有上一個幸運號 及他以前的那些海盜才有可
能得到 1 枚金 。于是我 得到 500 海盜分 100 枚金 的
是:前 44 個最兇猛的海盜被 海里,然后 p456 給 p1
到 p328 中的 100 個海盜每人 1 枚金 。
就 ,最兇猛的海盜被 海里,而比 兇猛的什么也得
不到,而只有最溫柔的那些海盜,才有可能得到 1 枚金 。
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