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生日悖论

外汇网2021-06-19 16:02:42 79

解释

理解生日悖论的核心在于领会相同生日的搭配可以是相当多的。如23个人可以造成C(23,2)= 23 × 22/2 = 253 种不同的搭配,而这每一种搭配都有成功相等的机会。从如此的角度看,在253种搭配中造成一对成功的配对也并没有是那样的不可思议。

换一个角度,假使你进入了一个有着22个人的房间,房间里的人中会和你有相同生日的几率便不是五十五十了,而是变得非常低。原因是这时候只能造成22种不同的搭配。生日困难事实上是在问任何23个人中会有两人生日相同的几率是多少。

计算

不计特殊的年月,如闰二月。先计算房间里所有人的生日都不相同的几率,那么

第一个人的生日是 365选365

第二个人的生日是 365选364

第三个人的生日是 365选363

:

:

:

第n个人的生日是 365选365-(n-1)

所以所有人生日都不相同的几率是:

(365/365)× (364/365) ×(363/365) ×(362/365)× ... ×(365-n+1/365)

那么,n个人中有起码两个人生日相同的几率就是:

1-(365/365)× (364/365) ×(363/365) ×(362/365)× ... ×(365-n+1/365)

所以当n=23的时机,几率为0.507

当n=100的时机,几率为0.9999996

试探

生日悖论可以用计算机代码经验性模拟:

days := 365;

numPeople := 1;

prob := 0.0;

while prob < 0.5 begin

numPeople := numPeople + 1;

prob := 1 - ((1-prob) * (days-(numPeople-1)) / days);

print "Number of people: " + numPeople;

print "Prob. of same birthday: " + prob;

延伸

此困难此外一个范化就是求得要在随机选取多少人中才可寻到2个人生日相同,相差1日,2日等的几率大于50% 。这是个更难的困难需要用到容斥原理。结果(如果生日任然依照平均分布)正像在标准生日困难中那样让人惊讶:

2人生日相差k天 #需要的人数

0 23

1 14

2 11

3 9

4 8

5 7

7 6

只需要随机抽取6个人,寻到两个人生日相差一周在内的几率就会胜过50%。

应用

生日悖论广泛的应用于检测哈希函数:N-位长度的哈希表或许发生碰撞试探次数不是2N次而是只有2N/2次。这一结论被应用到破解cryptographic hash function的生日攻击中。生日困难所隐含的理论已经在[Schnabel 1938]名字叫做capture-recapture的统计试验得到应用,来预期湖里鱼的数量。[1]

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