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天蓉:凶猛海盗如何分金?
送交者: 天蓉 2011年11月27日07:46:14 于 [教育学术] 发送悄悄话

  1999年的《科学美国人》杂志中,Ian Stewart谈到一个凶猛海盗如何分金的逻辑问题:

  海盗,给我们的印象是一伙在海上抢人钱财,夺人性命的亡命之徒,哈哈,怎么也想不到他们的思维方法还能够与当今热门的《博弈论》联系起来。也许,这又是数学家或经济学家们借用他们的彪悍形象来耸人听闻吸引眼球的方法吧。

  据说海盗是世界上最民主的团体,凡事都定好规矩,投票解决。船上的唯一惩罚方法,就是被丢到海里去喂鱼。Ian Stewart提出的问题是:假设现在船上有N个海盗,将要如何分配抢来的M枚金币呢?应该是由这N个海盗轮流提出方案,然后大家投票来解决。具体地说,让我们考虑10个海盗分100枚金币的问题。

  数学家们惯用的伎俩就是在解决问题之前作一系列的假设。对这个问题也是如此。他们对‘海盗’及‘投票’作了如下几点假设:

  首先,对方案投票的原则:一人一票,如果有50%或以上的海盗同意这个方案,那么就以此方案分配,如果少于50%的海盗同意,那么这个提出方案的海盗就将被丢到海里去喂鱼。

  在则,提出方案的先后次序:由每个海盗的凶猛性来决定。每个海盗的凶猛性不一样,所以,我们首先按凶猛性从低到高来排列这10个海盗:P1,P2,P3,P4,……也就是说:P10首先提出分配方案,然后投票。如果方案通过,则分配,否则,P10被丢到海里喂鱼,P9提出分配方案,投票,……依此类推。

  然后,对‘海盗’的假设:海盗除了凶猛性不一样之外,思维方式完全一样。就像是固定程序编进了脑袋中的机器人海盗。哈哈,这又是不现实的,是数学家们措手无策无可奈何时作的假设:

  1) 每个海盗都不愿意自己被丢到海里去喂鱼;

  2) 每个海盗希望自己能得到尽可能多的金币;

  3) 每个海盗在不损害自己利益的前提下,他会尽可能投票让自己的同伴喂鱼;

  4) 每个海盗都是除了自己谁都不相信;

  5) 每个海盗都会正常的逻辑思维。

  那么现在,如果有10个海盗要分100枚金币,将会怎样?

  10个海盗太多了,让我们先考虑只有2 个海盗P1和P2的情况:P2比较凶猛。他的最佳方案当然是:他自己得100枚金币,P1得0枚。投票时他自己的一票就足够50%了。因此,这时的分配方案就是P2的最佳方案:P1(0)、P2(100)。

  再考虑有3个海盗P1、P2、P3的情况:P3最凶猛。他最希望的最佳方案当然是自己得100枚金币,P1、P2得0枚。但是,这个方案投票时P1、P2不会同意,他自己的一票不够50%,他会被丢去喂鱼。因此,他必须拿出最少数量的金币作出妥协,以避免喂鱼的命运。他想,如果他被丢去喂鱼的话,P1、P2面对的情况就是刚才分析过的两人情况,解决方案将会是P1(0)、P2(100),那时,P1什么也得不到。只要他给1枚金币给P1,就能得到P1的支持而免于自己喂鱼。所以,最后P3提出的方案,被P3+P1超过50%通过的方案应该是:P1(1)、P2(0)、P3(99)。

  同样的推理方法,可以用来考虑有4个海盗P1、P2、P3、P4的情况:P4最凶猛。他的妥协方案应该是拿出1枚金币给在后来的情况下什么也得不到的P2,他就能得到P2的支持而免于自己喂鱼的命运。所以,最后P4提出的方案,被P4+P2等于50%通过的方案应该是:P1(0)、P2(1)、P3(0)、P4(99)。

  依此类推到10个海盗的情况,答案应当是:

  P1(0) 、P2(1)、 P3(0)、 P4(1) 、P5(0)、 P6(1)、 P7(0)、 P8(1)、 P9(0) 、P10 (96)

  提出这个“凶猛海盗如何分金”问题的有趣点在于:如果将上面的几条假设作一点点改变的话,答案会如何改变呢?

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