Дана вероятность того, что в группе из n человек найдутся двое с одинаковым днем рождения. Объясните, при каких n вероятность превысит 50%, и почему интуиция часто ошибается

19 Ноя в 10:17
4 +1
0
Ответы
1
Вероятность того, что в группе из nnn человек найдутся двое с одинаковым днём рождения (приравнивая год к 365 дням и считая дни равновероятными) равна
P(n)=1−∏k=0n−1365−k365, P(n)=1-\prod_{k=0}^{n-1}\frac{365-k}{365},
P(n)=1k=0n1 365365k ,
потому что второму человеку нужно не попасть на день первого, третьему — не на дни первых двух и т.д.
Эта вероятность превышает 50%50\%50% уже при n=23n=23n=23:
P(23)≈0.5073. P(23)\approx 0.5073.
P(23)0.5073.

Короткая приближающая оценка, объясняющая число 23. Для комплементарной вероятности всех разных дней берём логарифм:
ln⁡∏k=0n−1(1−k365)=∑k=0n−1ln⁡(1−k365)≈−∑k=0n−1k365=−n(n−1)2⋅365, \ln\prod_{k=0}^{n-1}\left(1-\frac{k}{365}\right)=\sum_{k=0}^{n-1}\ln\left(1-\frac{k}{365}\right)\approx -\sum_{k=0}^{n-1}\frac{k}{365}=-\frac{n(n-1)}{2\cdot 365},
lnk=0n1 (1365k )=k=0n1 ln(1365k )k=0n1 365k =2365n(n1) ,
(использовано ln⁡(1−x)≈−x\ln(1-x)\approx -xln(1x)x при малых xxx). Следовательно
∏k=0n−1365−k365≈exp⁡ ⁣(−n(n−1)2⋅365). \prod_{k=0}^{n-1}\frac{365-k}{365}\approx\exp\!\left(-\frac{n(n-1)}{2\cdot365}\right).
k=0n1 365365k exp(2365n(n1) ).
Приравнивая это к 0.50.50.5 получаем
n(n−1)2⋅365≈ln⁡2, \frac{n(n-1)}{2\cdot365}\approx\ln 2,
2365n(n1) ln2,
и отсюда n≈2⋅365⋅ln⁡2≈22.5n\approx\sqrt{2\cdot365\cdot\ln 2}\approx 22.5n2365ln2 22.5, т.е. порог — 232323.
Почему интуиция ошибается: многие мыслят о совпадении с конкретным человеком или конкретной датой (для этого действительно нужно около 183183183 человек, чтобы шанс превысил 50%50\%50%), тогда как задача просит совпадение между любыми двумя. Число возможных пар растёт квадратично: (n2)=n(n−1)2\binom{n}{2}=\frac{n(n-1)}{2}(2n )=2n(n1) , поэтому достаточно сравнительно небольшого nnn, чтобы появилось много пар и высокая вероятность хоть одного совпадения. Также люди часто неверно предполагают независимость событий «каждый следующий не совпадает», что вводит в заблуждение.
(Аналог для года из mmm дней: порог примерно n≈2mln⁡2n\approx\sqrt{2m\ln 2}n2mln2 .)
19 Ноя в 10:27
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир