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生日悖论的拓展与西周时节的确证

已有 2536 次阅读 2023-2-15 18:17 |个人分类:教学|系统分类:科普集锦

《红楼梦》提及许多人的生日。见薛宝琴、邢岫烟、平儿和宝玉计四人生日相同,探春道:“倒有些意思,一年十二个月,月月有几个生日。人多了,便这等巧,也有三个一日、两个一日的(第六十二回)”。数学上有个题目:一年365天,N个人中出现相同生日的概率。

求解不难。若没有两人生日相同,则第一人生日可在365天、第二人在364天、第三人在363天、等等选取,乘积就是可能情形,而全部可能是365^N,两者比值就是没有两人生日相同的概率P;而出现生日相同的概率= 1–P ,随 N 增大而增大。计算结果是惊人的,因而有悖论之称,尽管并不是真正的悖论:人数达到23 则有50% 的概率出现生日相同,30人则是70%,而60人则是99% 以上;而只有人数达到366人,才必定有人生日相同 = 1,即抽屉原理——九个苹果放到四个抽屉,则至少有一个抽屉的苹果不少于三个。

birth A.jpg

仅有两人生日相同的概率R:前N–1 人生日皆不同,而第N人只能选取其一,故而R =[(N–1)/365]*P(N–1),计算结果同样惊人,在人数20时达到峰值3.23%请注意,20人中有人生日相同的概率是41.1%,包含多种情形,如三人、四人生日相同,两组、三组生日相同,等等。这是理解生日悖论的关键所在,而探春所说或许有事实背景,相关人员可不止20人。我不知道此前可有人如此解说。

倘若老师看同学的生日:自己与N名同学皆不相同的概率p =(364/365)^N,有生日相同的概率 q =1–p;仅有一名同学与老师生日相同的概率r = (N/365)*(364/365) ^(N–1),在学生数365时达到峰值0.368。计算结果如下,与上表差异显著。在253 名同学中老师只有1/2 的概率找到与自己生日相同的,在505名同学中则是3/4 的概率。

birth B.jpg

辅导员与老师生日不同,两人同时看同学的生日。没有同学与两人生日相同,概率是p2 =(363/365) ^N;两人中至少有一人与同学有相同的生日概率q2 =1–p2。若两人都有相同生日的同学,基于集合论可写为S = q +qq2,在365人中也只有40% 的概率。

上面两个表格的差异在于相同的生日是指定的还是任意的。可以换个话题继续讨论。

基于笔者所定的西周诸王的元年,可以确认下列十三件青铜器的历日为四时八节,所作判断基于西周近日点为小雪换算时节距冬至的近似天数。前篇博文说,青铜器铭文中七月罕见,或与暑热相关,抛却45天剩余320 96件铜器铭文中四件历日为冬至、五件为立秋或前一天,即有两天可选;倘若这只是巧合,意味着96个小球抛向160个小洞,在预先指定的两个小洞分别有4个和5个。

C(m, k) 为从m 个中取出 k 个的组合数。指定的一个洞中没有小球的概率是 T0 = (159/160) ^96仅有k个小球的概率是Tk = C(96, k)*[159^(96–k)]/160 ^96至少有一个的概率是 G1 = 1–T0至少有两个的概率是 G2 = G1T1,等等。计算结果如下表。

birth C.jpg

如果青铜器的历日不是有意选择, 96件铜器中5件为立秋的概率不足万分之四;再考虑4件为冬至,概率在百万分之一,且不说还有春分和立春。

断代工程历谱与拙谱的幽王元年相同,史伯硕父鼎的历日为立秋(或偏前一天);除此之外,初吉历日35个中7个在拙谱为时节,而望簋“十又三年六月初吉戊戌(35)断代工程入厉王世BC865,若建子调整为建丑则可为夏至,仅此一件只能算是巧合。断代工程所定西周王年想来有误。

西周昭穆之前已有四时八节,似乎可以作为定论。

拙稿如有错漏,还请博友提醒。谢谢大家啦。



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