Czy istnieje prawo, które mówi, że jeśli wykonasz wystarczającą liczbę prób, zdarzają się rzadkie rzeczy?

16

Próbuję nakręcić film o załadowanych kostkach, aw pewnym momencie rzucamy około 200 kostkami, bierzemy wszystkie szóstki, rzucamy je ponownie i bierzemy wszystkie szóstki i rzucamy je po raz trzeci. Mieliśmy jedną kostkę, która wypadła 6 razy trzy razy z rzędu, co oczywiście nie jest niczym niezwykłym, ponieważ powinna istnieć 1/216 szansy na to i mieliśmy około 200 kości. Jak więc wyjaśnić, że to nie jest niezwykłe? Nie do końca wygląda to na prawo wielkich liczb. Chcę powiedzieć coś takiego: „Jeśli wykonasz wystarczającą liczbę testów, mogą się zdarzyć nawet mało prawdopodobne rzeczy”, ale mój partner powiedział, że ludzie mogą mieć problem z terminologią „związany z”.

Czy istnieje standardowy sposób wyrażenia tej koncepcji?

Cassandra Gelvin
źródło
Prawdopodobieństwo p = 1 / n oznacza w zasadzie, że masz 1 sukces na n tirali. To właśnie oznacza i tak jest sprawdzane. Jeśli nie widzisz 1 sukcesu na n eksperymentów, zgłoś nam błędne prawdopodobieństwo. Teraz mówisz, że n jest duże. Ale jaka jest różnica, gdy mówisz również, że możesz wykonać znacznie więcej eksperymentów niż n? Mam na myśli, że nie potrzebujesz żadnego prawa oprócz definicji prawdopodobieństwa. Bardziej interesuje mnie, dlaczego prawdopodobieństwo sukcesu w n próbach nie wynosi 1?
Val
3
@Val Twoje komentarze należy czytać w sposób szczególny, aby nie zostać źle zrozumianym! Gdy prawdopodobieństwo zdarzenia wynosi , jest prawdopodobne, że zdarzenie nie będzie obserwowane w n niezależnych badaniach. (Prawdopodobieństwo, że go nie zaobserwujemy, jest bliskie 1 / e 0,37 dla dużego n ). Wydaje się więc, że mylisz się co do swojego twierdzenia dotyczącego sprawdzania rzadkich prawdopodobieństw. Myślę, że popełniacie błąd, łącząc prawdopodobieństwa z częstotliwościami: zdecydowanie się różnią, zarówno pod względem koncepcyjnym, jak i praktycznym. 1/nn1/e0.37n
whuber
Mój sukces = twoja obserwacja. Nie rozumiem, dlaczego zacząłeś reinterpretować to dokładnie jasne stwierdzenie i redefiniować wszystko. Po drugie, chociaż zawsze uważałem, że prawdopodobieństwo jest czymś teoretycznym (obliczonym kombinatorycznie w teorii prawdopodobieństwa), podczas gdy częstotliwość jest jej statystycznym (tj. Eksperymentalnym) potwierdzeniem, prawo wielkich liczb mówi, że częstotliwość zbiega się z prawdopodobieństwem prawdopodobieństwa przy dużej liczbie eksperymentów i nie widzę żadnego powód, aby podkreślić różnicę, przynajmniej w tym przypadku.
Val
1
Nie rozumiem twoich dwóch ostatnich komentarzy. Tłumaczę słowa, których używasz w sposób, który moim zdaniem jest standardowy. W szczególności podkreślam fakt, że prawdopodobieństwo nie jest tym samym co obserwowana częstotliwość, co wydaje się mówić w pierwszym zdaniu. Gdy prawdopodobieństwo jest , na drodze, a n to nie jest „duża liczba eksperymentów” w żaden sposób nie będzie duże odchylenia między mierzoną częstotliwości i prawdopodobieństwa zabezpieczające. Nie ma to związku z rozważaniem zduplikowanych wartości. 1/nn
whuber

Odpowiedzi:

12

Można wyjaśnić, że nawet jeśli zdarzenie zostało określone z góry , prawdopodobieństwo jego wystąpienia nie jest niskie. Rzeczywiście, nie jest trudno obliczyć prawdopodobieństwo 3 lub więcej rzutów szóstek z rzędu dla co najmniej jednej kości na 200.

[Nawiasem mówiąc, istnieje ładne przybliżone obliczenie, którego można użyć - jeśli masz prób, istnieje prawdopodobieństwo 1 / n „sukcesu” (dla n niezbyt małego), szansa na przynajmniej jeden „sukces” wynosi około 1 - 1 / e . Mówiąc bardziej ogólnie, w próbach k n prawdopodobieństwo wynosi około 1 - e - k . W twoim przypadku patrzysz m = k n prób dla prawdopodobieństwem 1 / n , gdzie n = 216 i mn1/nn11/ekn1ekm=kn1/nn=216 , więc k = 200 / 216 , co daje prawdopodobieństwo, że około 60% zobaczysz 3 szóstki z rzędu co najmniej raz na 200 zestawy 3 rolek.m=200k=200/216

Nie wiem, czy ta konkretna kalkulacja ma określoną nazwę, ale ogólny obszar rzadkich zdarzeń z wieloma próbami jest związany z rozkładem Poissona. Rzeczywiście sam rozkład Poissona jest czasem nazywany „ prawem rzadkich zdarzeń ”, a czasem nawet „ prawem małych liczb ” (z „prawem” w tych przypadkach oznacza „rozkład prawdopodobieństwa”).]

-

Jeśli jednak nie określiłeś tego konkretnego wydarzenia przed kroczeniem i powiedziałeś później: „ Hej, wow, jakie są na to szanse? ”, wtedy twoje obliczenie prawdopodobieństwa jest błędne, ponieważ ignoruje wszystkie inne zdarzenia, o których powiedziałbyś„ Hej, wow, jakie są szanse na to? „.

Zdarzenie zostało określone tylko po jego obejrzeniu, do którego 1/216 nie ma zastosowania, nawet przy jednej kości.

Wyobraź sobie, że mam taczkę pełną małych, ale dających się odróżnić kości (być może mają one małe numery seryjne) - powiedz, że mam ich dziesięć tysięcy. Wyrzucam taczkę pełną kości:

die #    result
00001      4
00002      1
00003      5
 .         .
 .         .
 .         .
09999      6
10000      6

... i mówię „Hej! Wow , jakie są szanse, że dostanę„ 4 ”na kostce nr 1 i„ 1 ”na kostce nr 2 i… i„ 6 ”na kostce nr 999 i„ 6 ” na die # 10000? ”

Prawdopodobieństwo wynosi lub około3,07×10-7782. To zdumiewająco rzadkie wydarzenie! Musi się dziać coś niesamowitego. Pozwól mi spróbować ponownie. Wsuwam je wszystkie z powrotem i znów wywracam taczkę. Znów mówię „hej, wow, jakie są szanse ??” iponownieokazuje się, że mam zdarzenie o tak zadziwiającej rzadkości, że powinno się to zdarzyć tylko raz w życiu wszechświata lub czegoś takiego. Co tam?16100003.07×107782

Po prostu nie robię nic, prócz obliczenia prawdopodobieństwa zdarzenia określonego po fakcie, tak jakby to zostało określone a priori . Jeśli to zrobisz, otrzymasz szalone odpowiedzi.

Glen_b - Przywróć Monikę
źródło
15
Wiesz, najbardziej niesamowita rzecz przytrafiła mi się dziś wieczorem. Przybyłem tutaj w drodze na wykład i wszedłem przez parking. I nie uwierzysz, co się stało. Widziałem samochód z tablicą rejestracyjną ARW 357. Wyobrażasz sobie? Ze wszystkich milionów tablic rejestracyjnych w stanie, jaka była szansa, że ​​zobaczę tę konkretną dziś wieczorem? Niesamowity! - Richard Feynman .
gerrit
Nie o to prosi OP. To bardziej przypomina „zasadę antyroficzną” (czy istnieje na to bardziej ogólny termin?), Podczas gdy termin, o który prosi OP, jest bardziej podobny do „prawa naprawdę dużych liczb”?
Lie Ryan,
3
@LieRyan Jeśli pytanie PO zawiera dorozumiany błąd w rozumowaniu, do którego nie należy stosować zwykłego obliczenia prawdopodobieństwa, błędem byłoby nie wskazać tego wyraźnie. Rzeczywiście, nawet jeśli istnieje dobra możliwość, że istnieje problem, należy to wyraźnie zaznaczyć. Ponieważ nie było żadnej wzmianki o tym, że zdarzenie zostało faktycznie określone przed obserwacją, należy to zaznaczyć. Wymagany szczegół, aby dokładnie wyjaśnić, dlaczego jest to problem, zajmuje więcej niż kilka zdań. Mówię do bezpośredniego pytania w pierwszym akapicie, ale wyjaśniam, dlaczego istnieje problem.
Glen_b
1
Dla wyjaśnienia było to z góry.
Cassandra Gelvin,
3

Myślę, że twoje stwierdzenie „Jeśli wykonasz wystarczającą liczbę testów, nawet mało prawdopodobne rzeczy mogą się wydarzyć”, lepiej byłoby wyrazić je jako „Jeśli wykonasz wystarczającą liczbę testów, nawet mało prawdopodobne rzeczy mogą się wydarzyć”. „zobowiązanie się wydarzyć” jest nieco zbyt wyraźne, by można było powiedzieć o prawdopodobieństwie prawdopodobieństwa, i myślę, że skojarzenie „mało prawdopodobne” z „prawdopodobnym” w tym kontekście stanowi punkt, który próbujesz odrzucić.

Robert Jones
źródło
Nie zgadzam się, że „na pewno się wydarzy” jest poprawne. Chyba że kostka jest uzbrojone w celu uniknięcia mało prawdopodobnym przypadku, to będzie się zdarzyć. Jeśli tak się nie stanie, to po prostu nie wykonałeś wystarczającej liczby prób, albo że nie są to „rzeczy mało prawdopodobne”, ale „rzeczy niemożliwe”.
Lie Ryan,
Technicznie rzecz biorąc, wydarzenie „musi się wydarzyć” tylko wtedy, gdy spróbujesz nieskończoną liczbę razy; to asymptota. Prawdopodobieństwo nie ma pamięci; teoretycznie odtąd mógłbym rzucić uczciwą monetą co sekundę aż do śmierci cieplnej wszechświata i dostać tylko głowy. Podsumowując, jest to bardzo mało prawdopodobne wydarzenie, ale każde przerzucenie wciąż ma szansę 50/50, więc w żadnym momencie nie ma pewności, że dostanę reszkę. Podobnie, nawet przy ogromnej liczbie prób, to mało prawdopodobne wydarzenie jest nadal tak samo mało prawdopodobne w przypadku pojedynczej próby - może się nigdy nie zdarzyć.
anaximander
1
Oczywiście zakłada to, że znasz prawdopodobieństwo swoich zdarzeń. W prawdziwym świecie, po pewnej liczbie prób, musisz zauważyć, że twoje obliczenia dają ci 99,999% szansy na zobaczenie mało prawdopodobnego zdarzenia przynajmniej do tej pory i nadal go nie widziałeś, więc być może jest mniej prawdopodobne niż myślałeś (a może nawet niemożliwe).
anaximander
0q<1nnqεn>log(1q)/log(1ε)
1

Myślę, że potrzebujesz prawa zerowego. Najbardziej znanym z nich jest prawo Zero-One Kołmogorowa , które stwierdza, że ​​każde wydarzenie w interesującej nas przestrzeni zdarzeń albo ostatecznie nastąpi z prawdopodobieństwem 1, albo nigdy z prawdopodobieństwem 1. Oznacza to, że nie ma szarości obszar wydarzeń, które mogą się zdarzyć.

owensmartin
źródło
1
Uważam, że prawo Kołmogorowa dotyczy tylko wydarzeń ogonowych, a nie „jakichkolwiek wydarzeń ... którymi jesteśmy zainteresowani”. Być może będziesz w stanie zastosować to prawo do ogólnych wydarzeń, aby rzucić światło na pytanie, ale pomocne byłoby tutaj wyjaśnienie, jak to zrobić.
whuber
To dobry komentarz: Myślę, że dokładna definicja zdarzenia ogona jest dokładnie tym, czego szukamy, aby to rozwiązać. Zrobię trochę badań na ten temat.
owensmartin