2.3 有趣的生儿育女问题
二十世纪的五六十年代是我国的生育高峰年代。对很多的多子女家庭进行观察,发现有一个很有趣的现象,在很多四个孩子的家庭,不是三个男孩就是三个女孩,而两男两女的并不多,另有少量的四个男孩或四个女孩。这是怎么回事呢?我们来一起看看下面的两位先生就四只猫性别问题的争论。
一个小屋里面有四只猫在活蹦乱跳地嬉戏,有两位先生就四只猫的性别问题在进行猜测。
A:你猜猜有几只雄猫?
B:很难说,我也不知道呢。
A:四只猫都是雄的不大可能吧?
B:也不可能四只都是雌猫。
A:也许只有一只是雄猫。
B:或许只有一只是雌猫。
A:这也不是很难猜出来的。每只猫是雄是雌的机会是一半对一半,所以很明显,最有可能的结果是两个雄的,两个雌的。这一点你应该承认吧?
A先生的理由对不对呢?究竟哪一种情况的可能性更大一些呢?
让我们来检验一下他依据的理论。我们用B表示雄猫,用G表示雌猫,这就很容易列出十六种同等可能的情况即BBBB,BBBG,BBGB,BGBB,GBBB,BBGG,BGGB,GGBB,GBBG,GBGB,BGBG,
BGGG,GBGG,GGBG,GGGB,GGGG。
现在,让我们检验一下2比2的分布。A先生认为这是可能性最大的一种,这种情况有六次(即上述全部组合中中间的6个),所以其概率是6/16,或3/8。这显然比1/8高,所以A先生说的依然可以算是对的。
可是,我们还有一个更大可能的情况需要考虑,即3对1的分布,即三个性别相同。由于这种情况有8次(即上述全部组合中的粗黑体),其概率是8/16,或1/2。这就比2比2的分布高。我们大概都搞错了吧!
如果我们算的概率是对的,它们相加的和应等于1。1/8 + 3/8 + 1/2,结果果然为1。这就向我们说明,三种情况都会发生,A先生猜错了,最大可能的情况是3对1,而不是2比2。
同样的,一家四个孩子中最可能的情况是三个孩子是一种性别,另一孩子是另一种性别,而不是两个男孩,两个女孩,这一点使大多数人感到惊呀。如果你还是感到难以置信,可用4个硬币反复抛掷很容易作出试验,将每次抛掷结果记录下来。在抛了100次之后,差不多有50次是3对1组合(即三个面相同),而2比2组合(即两个面相同)大约是38次左右,清一色(即四个面相同)的次数大约是12左右。
这个问题用Excel进行模拟非常方便。
具体的模拟步骤如下。
第一步,先选定某一行的4个单元格输入函数“=Rand()”,生成4个随机数,假如是A8到D8列,分别命名为“一胎随机数”、“二胎随机数”等等。
第二步,选定4个单元格,输入函数“=IF(A8>0.5,1,0)”、“ =IF(B8>0.5,1,0)”等等,以便确定“一胎男孩”、“二胎男孩”等等。
第三步,在I8单元格输入函数“=SUM(E8:H8)”统计“男孩总数”。
最后,在划定的统计区中运用FREQUENCY()函数统计不同的男孩数目的分布频数。需先在C1到C5单元格分别输入0、1、2、3、4,然后选定D1到D5单元格,输入函数“=FREQUENCY(I8:I107,C1:C5)”,再按“Ctrl+Shift+Enter”组合键即可。得到统计结果后,可以分别将D2和D4相加,D1和D5相加,即得到“三比一”和“清一色”的统计结果。有模拟结果不难看出,统计的频数与理论频数非常接近。