Какво представлява парадоксът в Санкт Петербург?

Вие сте на улиците на Санкт Петербург, Русия и старец предлага следната игра. Той хвърля монета (и ще вземе назаем една от вашите, ако не вярвате, че неговата е честна). Ако се приземи опашки, вие губите и играта свършва. Ако монетата кацне нагоре, тогава печелите една рубла и играта продължава. Монетата се хвърля отново. Ако са опашки, тогава играта приключва. Ако става дума за глави, тогава печелите допълнителни две рубли. Играта продължава по този начин. За всяка следваща глава удвояваме печалбите си от предишния кръг, но при знака на първата опашка играта се прави.

Колко бихте платили за игра на тази игра? Когато разгледаме очакваната стойност от тази игра, трябва да скочите на шанса, без значение каква е цената за игра. От горното описание обаче вероятно няма да сте готови да платите много. В крайна сметка има 50% вероятност да не спечелите нищо. Това е известният като Санкт-Петербургския парадокс, наречен поради публикуването от 1738 г. на Даниел Бернули Коментари на Императорската академия на науките в Санкт Петербург.

Нека започнем с изчисляването вероятности свързани с тази игра. Вероятността една справедлива монета да се насочи нагоре е 1/2. Всяко хвърляне на монети е независимо събитие и затова умножаваме вероятностите, вероятно с помощта на a дърво диаграма.

• Вероятността за две глави подред е (1/2)) x (1/2) = 1/4.
• Вероятността за три глави подред е (1/2) x (1/2) x (1/2) = 1/8.
• За да изрази вероятността от н глави в редица, къде н е положително цяло число, което използваме експоненти, за да напишем 1/2^н.

Сега нека продължим и да видим дали можем да обобщим какви биха били печалбите във всеки рунд.

• Ако имате глава в първия рунд, печелите една рубла за този рунд.
• Ако има глава във втория рунд, печелите две рубли в този рунд.
• Ако има глава в третия кръг, тогава печелите четири рубли в този кръг.
• Ако сте имали достатъчно късмет, за да стигнете до пътя н^тата кръг, тогава ще спечелите 2^N-1 рубли в този кръг.

Очакваната стойност на играта ни показва каква би била средната печалба, ако играете играта много, много пъти. За да изчислим очакваната стойност, умножаваме стойността на печалбите от всеки рунд с вероятността да стигнем до този кръг и след това добавяме всички тези продукти заедно.

• От първия кръг имате вероятност 1/2 и печалби от 1 рубла: 1/2 x 1 = 1/2
• От втория кръг имате вероятност 1/4 и печалби от 2 рубли: 1/4 x 2 = 1/2
• От първия кръг имате вероятност 1/8 и печалби от 4 рубли: 1/8 x 4 = 1/2
• От първия кръг имате вероятност 1/16 и печалби от 8 рубли: 1/16 x 8 = 1/2
• От първия кръг имате вероятност 1/2^н и печалби от 2^N-1 рубли: 1/2^н х 2^N-1 = 1/2

Стойността от всеки кръг е 1/2 и се добавят резултатите от първия н кръгове заедно ни дава очакваната стойност от н/ 2 рубли. От н може да бъде всяко положително цяло число, очакваната стойност е безгранична.

И така, какво трябва да платите, за да играете? Рубли, хиляда рубли или дори a милиард всички рубли в дългосрочен план ще бъдат по-малко от очакваната стойност. Въпреки горното изчисление, обещаващо несметни богатства, всички ние все още не сме склонни да плащаме много за игра.

Има много начини да разрешите парадокса. Един от по-простите начини е никой да не предложи игра като описаната по-горе. Никой няма безкрайните ресурси, които биха били необходими, за да плати на някой, който продължи да върти глави.

Друг начин за разрешаване на парадокса включва посочване колко невероятно е да получите нещо като 20 глави подред. Най- шансове това се случва по-добре от спечелването на повечето щат лотарии. Хората рутинно играят такива лотарии за пет или по-малко долара. Така че цената за игра на играта в Санкт Петербург вероятно не трябва да надвишава няколко долара.

Ако човекът вътре Санкт Петербург казва, че ще ви струва нещо повече от няколко рубли, за да играете играта му, трябва учтиво да откажете и да тръгнете. Рублите така или иначе не струват много