黑球、白球各 100,最后剩下一个是黑球的可能性
1. 题目 👇
一个桶里面有白球. 黑球各 100
个,现在按下述的规则取球:
- i. 每次从桶里面拿出来两个球;
- ii. 如果取出的是两个同色的球,就再放入一个黑球;
- iii. 如果取出的是两个异色的球,就再放入一个白球;
问:最后桶里面只剩下一个黑球的概率是多少?
2. 思考与解答
2.1 统计法
我们可一个用一个集合来表示桶中的黑球和白球的个数。 从桶中取出球后,只可能是下列三种操作:
- 取出的是两个黑球,则放回一个黑球:
(-2,0)+(1,0)=(-1,0)
; - 取出的是两个白球,则放回一个黑球:
(0,-2)+(1,0)=(1,-2)
; - 取出的是一黑一白,则放回一个白球:
(-1,-1)+(0,1)=(-1,0)
;
根据上面的规则,我们可以发现:
白球的数量变化情况只能是不变或者 -2
,也就是说,如果是 100
个白球,白球永远不可能是 1
个的情况, 那么问题的解法就很简单了,就是只剩下黑球的概率为 100%
。
2.2 异或运算
两个相同的球异或等于 0
,两个不同的球异或等于 1
,所以就将黑球赋为 0
,白球赋为 1
,分别表示异或运算的结果。 下面给出异或运算的一些规律:
- 偶数个
1
异或,结果为0
; - 偶数个
0
异或,结果为0
; - 奇数个
1
异或,结果为1
; - 奇数个
0
异或,结果为0
:
奇数个的情况,可以理解为
奇数 = 偶数 + 1
,所以根据偶数个的情况即可得到结果。
可以作这样的抽象:每次捞出两个数字做一次异或操作,并将所得的结果丢回桶中。 因此最后的结果实际上相当于把所有的球都进行一次异或运算,最后所得的结果即为最后剩余的球。
就有可能是 0 ^ 1 ^ 1 ^ 0 ……
之类的情况,又因为异或运算满足结合律
,上式可变为:
(0 ^ 0 ……^ 0) ^ (1 ^ 1 ……^ 1)
两边都是 100
个,结果就是 0
,所以结果只能是黑球,就是只剩下黑球的概率为 100%
。