مساله ۵۶. کارت قرمز

نفر اول ۵۲ کارت (۲۶ کارت قرمز و ۲۶ کارت سیاه) رو بُر می‌زنه. و کارت‌ها رو یکی یکی رو می‌کنه. در هر مرحله، قبل از رو شدن کارت، نفر دوم می‌تونه بگه «تمام!». در اینصورت بازی تموم میشه و اگه رنگ کارتی که رو میشه قرمز باشه، نفر دوم می‌بره. در غیر اینصورت می‌بازه [*].

بهترین استراتژی نفر دوم چیه تا احتمال بردنش بیشینه باشه؟

[*] یعنی اگه رنگ کارت بعدی پس از گفتن «تمام» سیاه باشه، یا اگه قبل از روشدن همه کارت‌ها هیچ‌وقت تمام نگه، می‌بازه.

منبع سوال: https://bookstore.ams.org/mbk-130

لینک مساله در توویتر: https://twitter.com/Riazi_Cafe/status/1741355262617989264

بیشترین احتمال برد ۰٫۵ است. اگر بازی را کمی تغییر دهیم که اگر نفر دوم هیچ‌وقت تمام نگفت، رنگ کارت آخر تعیین‌کننده باشد، در آنصورت کمترین احتمال برد نیز ۰٫۵ است، و مستقل از استراتژی، شانس بردن همواره ۰٫۵ است.

به خاطر تقارن بین کارت‌های باقیمانده، احتمال قرمز بودن کارت بعدی با احتمال قرمز بودن کارت آخر یکسان است. پس احتمال برد یک استراتژی در بازی اصلی با احتمال برد همان استراتژی در این بازی یکسان است: کارت‌ها یکی‌یکی رو می‌شوند، و هر موقع نفر دوم گفت «تمام!»، رنگ کارت آخر چک می‌شود و اگر قرمز بود برنده می‌شود، وگرنه می‌بازد.

در این بازی تغییر یافته، به خاطر اینکه رنگ کارت آخر در ۵۰٪ جایگشت ۵۲ کارت سیاه است، پس در ۵۰٪ بازی‌ها هیچ استراتژی وجود ندارد که بتواند برنده شود و حداکثر احتمال برد ۰٫۵ است.

اگر یک استراتژی بخواهد احتمال بردن را کمترین کند، باید احتمال سیاه بودن کارت بعدی پس از گفتن «تمام!» را بیشینه کند. که طبق استدلال مشابه، حداکثر احتمال این حالت هم ۰٫۵ است. پس کمترین احتمال بردن هم ۰٫۵ است.

پس تفاوتی نمی‌کند کی «تمام!» بگوید و احتمال برد مستقل از استراتژی همواره ۰٫۵ است.