Mari kita mulai dengan masalah Monty Hall biasa. Tiga pintu, di belakang salah satunya adalah mobil. Dua lainnya memiliki kambing di belakang mereka. Anda memilih pintu nomor 1 dan Monty membuka pintu nomor 2 untuk menunjukkan kepada Anda ada seekor kambing di belakangnya. Haruskah Anda mengalihkan tebakan Anda ke pintu nomor 3? (Perhatikan bahwa angka yang kita gunakan untuk merujuk ke setiap pintu tidak penting di sini. Kita dapat memilih urutan apa pun dan masalahnya sama, jadi untuk menyederhanakan hal-hal yang kita bisa menggunakan penomoran ini.)
Jawabannya tentu saja adalah ya, seperti yang sudah Anda ketahui, tetapi mari kita lihat perhitungan untuk melihat bagaimana mereka berubah nanti. Biarkan C menjadi indeks pintu dengan mobil dan M menunjukkan acara yang Monty mengungkapkan bahwa pintu 2 memiliki seekor kambing. Kita perlu menghitung p(C=3|M) . Jika ini lebih besar dari 1/2 , kita perlu beralih menebak kami ke pintu itu (karena kita hanya memiliki dua pilihan yang tersisa). Probabilitas ini diberikan oleh:
p(C=3|M)=p(M|C=3)p(M|C=1)+p(M|C=2)+p(M|C=3)
(Ini hanya menerapkan aturan Bayes dengan flat sebelum padaC)p(M|C=3)sama dengan 1: jika mobil di belakang pintu nomor 3 maka Monty tidak punya pilihan selain membuka pintu nomor 2 seperti yang dia lakukan. p(M|C=1)sama dengan1/2 : jika mobil berada di belakang pintu 1, maka Monty punya pilihan untuk membuka salah satu pintu yang tersisa, 2 atau 3.p(M|C=2) sama dengan 0, karena Monty tidak pernah membuka pintu yang dia tahu memiliki mobil. Mengisi angka-angka ini, kita mendapatkan:
p(C=3|M)=10.5+0+1=23
Yang mana hasilnya kita kenal.
Sekarang mari kita perhatikan kasus di mana Monty tidak memiliki pengetahuan yang sempurna tentang pintu mana yang memiliki mobil. Jadi, ketika dia memilih pintu (yang akan kita sebut sebagai pintu nomor 2), dia mungkin secara tidak sengaja memilih yang memiliki mobil, karena dia pikir dia memiliki seekor kambing. Biarkan C′ menjadi pintu yang menurut Monty memiliki mobil, dan biarkan p(C′|C) menjadi probabilitas bahwa ia mengira mobil itu berada di tempat tertentu, tergantung pada lokasi sebenarnya. Kami akan menganggap bahwa ini dijelaskan oleh parameter tunggal q yang menentukan akurasinya, sehingga: p(C′=x|C=x)=q=1−p(C′≠x|C=x) . Jikaq sama dengan 1, Monty selalu benar. Jikaq adalah 0, Monty selalu salah (yang masih informatif). Jikaq adalah1/3 , informasi Monty tidak lebih baik dari menebak acak.
Ini berarti bahwa kita sekarang memiliki:
p(M|C=3)=∑xp(M|C′=x)p(C′=x|C=3)
=p(M|C′=1)p(C′=1|C=3)+p(M|C′=2)p(C′=2|C=3)+p(M|C′=3)p(C′=3|C=3)
=12×12(1−q)+0×12(1−q)+1×q
=14−q4+q=34q+14
Artinya, jika mobil itu benar-benar di belakang pintu 3, ada tiga kemungkinan yang bisa dimainkan: (1) Monty pikir itu di belakang 1, (2) Monty berpikir 2 atau (3) Monty berpikir 3. Pilihan terakhir terjadi dengan probabilitas q (seberapa sering ia melakukannya dengan benar), dua lainnya membagi probabilitas bahwa ia salah (1−q) antara mereka. Kemudian, mengingat setiap skenario, berapakah probabilitas bahwa ia akan memilih untuk menunjuk ke pintu nomor 2, seperti yang ia lakukan? Jika dia mengira mobil itu di belakang 1, probabilitas itu adalah 1 dalam 2, karena dia bisa memilih 2 atau 3. Jika dia pikir itu di belakang 2, dia tidak akan pernah memilih untuk menunjuk pada 2. Jika dia mengira itu di belakang 3 , dia akan selalu memilih 2.
Kami sama dapat bekerja di luar probabilitas yang tersisa:
p(M|C=1)=∑xp(M|C′=x)p(C′=x|C=1)
=12×q+1×12(1−q)
=q2+12−q2=12
p(M|C=2)=∑xp(M|C′=x)p(C′=x|C=2)
=12×12(1−q)+1×12(1−q)
=34−34q
Mengisi semua ini, kita mendapatkan:
p(C=3|M)=34q+1412+34−34q+34q+14
=0.75q+0.251.5
Sebagai pemeriksaan kewarasan, ketikaq=1, kita dapat melihat bahwa kita mendapatkan kembali jawaban asli kita dari11.5=23 .
Jadi, kapan kita harus beralih? Saya akan berasumsi untuk kesederhanaan bahwa kita tidak diizinkan untuk beralih ke pintu yang ditunjuk Monty. Dan pada kenyataannya, selama Monty setidaknya agak mungkin benar (lebih daripada menebak secara acak), pintu yang ditunjuknya akan selalu lebih kecil kemungkinannya daripada yang lain untuk memiliki mobil, jadi ini bukan pilihan yang layak. untuk kita. Jadi kita hanya perlu mempertimbangkan probabilitas pintu 1 dan 3. Tapi sementara dulu tidak mungkin bagi mobil untuk berada di belakang pintu 2, opsi ini sekarang memiliki probabilitas tidak nol, dan jadi tidak lagi kita harus beralih ketika p(C=3|M)>0.5 , tetapi kita harus beralih ketika p(C=3|M)>p(C=1|M) (yang dulunya adalah hal yang sama). Probabilitas ini diberikan olehp(C=1|M)=0.51.5=13 , sama seperti dalam masalah Monty Hall yang asli. (Ini masuk akal karena Monty tidak pernah dapat menunjuk ke pintu 1, terlepas dari apa yang ada di baliknya, dan karenanya ia tidak dapat memberikan informasi tentang pintu itu. Sebaliknya, ketika akurasinya turun di bawah 100%, efeknya adalah bahwa beberapa kemungkinan "bocor" ke pintu 2 benar-benar memiliki mobil.) Jadi, kita perlu menemukanqsedemikian rupa sehinggap(C=3|M)>13 :
0.75q+0.251.5>13
0.75q+0.25>0.5
0.75q>0.25
q>13
Jadi pada dasarnya, ini adalah cara yang sangat bertele-tele untuk mengetahui bahwa, selama pengetahuan Monty tentang lokasi sebenarnya mobil itu lebih baik daripada perkiraan acak, Anda harus berganti pintu (yang sebenarnya agak jelas, ketika Anda berpikir tentang saya t). Kita juga dapat menghitung seberapa besar kemungkinan kita menang ketika kita beralih, sebagai fungsi akurasi Monty, karena ini diberikan oleh:
p(C=3|M)p(C=1|M)
=0.75q+0.251.513=1.5q+0.5
(Yang mana, ketikaq=1, memberikan jawaban 2, cocok dengan fakta bahwa kami menggandakan peluang kami untuk menang dengan mengganti pintu dalam masalah Monty Hall yang asli.)
Sunting: Orang-orang bertanya tentang skenario di mana kita diizinkan untuk beralih ke pintu yang ditunjuk Monty, yang menjadi menguntungkan ketika q<13 , yaitu ketika Monty adalah "pembohong" (agak) dapat diandalkan. Dalam skenario paling ekstrem, ketikaq=0, ini berarti pintu yang menurut Monty punya mobil sebenarnya pasti kambing. Namun, perlu diketahui bahwa dua pintu yang tersisa masih dapat memiliki mobil atau kambing.
p(C=2|M)p(C=1|M)=0.75−0.75q1.513=1.5−1.5q
1.5q<0.5q<13q=0q=1
q>13