医数之道第4期绝对颠覆你常识的高考猜题术

“如果选择题实在不知道答案,是不是一律选C,命中率会相对比较高啊?”

又到了一年一度的高考季,BI君想起当年老师传授的秘笈,便拿出来向学生物统计的同事求证。这位同事,正是当年从那个最坑爹的高考省份——江苏省一路厮杀上来。该学霸那时候就凭借统计方面的天赋,在重点高中重点班的各种考试中,始终稳居前三。那么,从统计学上来看,老师的秘笈是否靠谱呢?

一、让人凌乱的概率

做选择题,上上策永远是根据题面,直接做出结果,再比对选项。如果直接解不出,排除法也是经常用的策略。比如单选题四个答案,ABCD。如果BCD选项明显错误,自然A就是正确答案。可是,遇到不会的题目,如果先蒙了C之后,接下来用排除法知道AB是错的,C与D之间怎么选呢?要不要把C换成D呢?这时候似乎凭人品刷颜值的时候到了。貌似C和D猜对的概率都是:1/2。但当年学霸坚定不移地把C改了,选了D。为什么??因为她掐指一算:如果排除AB选项,这种情况下从C改到D,答对的概率是3/4,概率大于1/2!是不是瞬间凌乱了?

二、山羊和汽车

这个选择的原理来自著名的“三门问题”,亦称为蒙提霍尔问题(MontyHallproblem),出自美国的电视游戏节目LetsMakeaDeal。问题名字来自该节目的主持人蒙提?霍尔(MontyHall)。这个节目的假设是这样的:有三扇门,只有一扇门后面有汽车,其余两扇门后面都是山羊。-汽车事先是随机地被放置于三扇门的其中一扇后面。回答问题的游戏规则是:-参赛者在三扇门中挑选一扇,但不打开门;参赛者在挑选前并不知道此扇门后面是什么。-主持人知道每扇门后面是什么。-如果参赛者挑了一扇有山羊的门,主持人必须打开另一扇有山羊的门。-如果参赛者挑了一扇有汽车的门,主持人在另外两扇有山羊的门中打开一扇门。假设参赛者最初选择了1号门。然后,主持人开启了有山羊的一扇门(假设是3号门)。现在要问,如果参赛者改变初选而选择2号门,会增加拿到汽车的机会吗?

后来在美国影片《决胜21点》中,蒙提霍尔问题被再次提起。该片讲述了几位天才少年凭才智大闹赌城拉斯维加斯的故事。影片主角之一的本?坎贝尔是这么回答的:

“最开始我三选一时,我有33.3%的概率选中汽车。在他开了一扇门,再让我选择时,如果我改变选择,就有66.7%的概率选中汽车。所以,我改选2号门,并感谢他多给了我33.3%的机会。”如果很难理解的话,可以举彩票的例子:三张彩票中有一张必中,你拿一张,主持人拿两张;这个时候,主持人如果用他的两张来换你的一张,你肯定会换,因为对方的中奖概率是2/3。然后主持人把两张中的一张撕掉,用剩下的那张和你换,你换不换?你当然会换,因为主持人不会把中奖的那张撕掉,所以剩下的那张的中奖概率还是2/3。是不是更容易理解了?回到高考题上,可以这么来解释:在不假思索的前提下,猜C并猜对的概率是1/4,ABD正确的概率是3/4.当排除AB两个选项后,D的正确概率还是3/4.所以把C换成D,是明智的选择。这体现了统计学中著名的贝叶斯思想。

三、药物研发中的贝叶斯思想

在贝叶斯思想看来,在主观判断的基础上,你可以先估计一个值,然后根据客观事实不断修正。在我们认识事物不全面的情况下,贝叶斯思想是一种很好的利用经验帮助作出更合理判断的方法。贝叶斯的思想贯穿于药物研发的始终。在研发一个全新机制的药物时,我们依赖于前临床动物实验结果了解药物毒性,作用原理。进入人体I期试验时,我们对药物的安全剂量范围有了初步认识,通过进一步的剂量爬坡试验,找到适合人体的相对安全剂量以进入II期的疗效探索,并确定疗效与安全性结合的最佳剂量,以在III期试验中在更广泛的人群中收集数据。临床研发耗时十余年,通过试验,设定目标假设,严谨小心求证,确保受试者安全,这些都可以看成贝叶斯思想的不同表述。每一步研究结果都会更新药物的疗效安全的认识,并在每一步做出是否支持新药继续研发的决策,在保护病人安全的同时,将更有效的药物带入III期研究已得到确证性支持药物安全有效的数据,以供药监局核准上市。

四、做只聪明的狐狸

哲学家以赛亚·伯林(IsaishBerlin)曾经援引古希腊诗人的断简残片“狐狸多知而刺猬有一大知”,刺猬用一个宏大的概念解释所有现象,而狐狸知道很多事情,用多元化的视角看待问题。固守一个不变的信条的刺猬很难适应环境的变化,而深谙贝叶斯思想的灵活的狐狸才能脱颖而出。在高考猜题的例子中,如果最一开始就直接排除AB,其实选D的概率和C相同。但当我们猜了C后,又能排除C之外三个选项中的两个,于是选项D成为正确答案的可能性在增加。这种情况下,如果我们坚持选C,也意味着我们忽略了这个新信息,那就显得不那么聪明了。高考中,我们经常需要在信息不完全充分或不准确的情况下进行判断。根据贝叶斯的思想,再给大家一些分享和鼓励:-相信自己通过寒窗苦读,已经锻炼了扎实的观察和思考能力,系统的教育也已经帮我们建立了完整的思维体系,面临选择时,我们已经有了接近实际情况的认知。-面对更加开放的信息社会,年轻一代的学生有着更宽阔的学习机会,遇到难题无从下手,很难做出选择,那就倾听内心的声音,让直觉来选择,这有利于避免选择恐惧症。-对新颖的考题保持开放的心态,根据新信息对自己的解题进行调整。遇到难题一下子无解,先把已知的小步骤写下,把能得的分先拿下,勇于换角度探索,不断纠错,快速迭代,逐步击破。

给考生们加油,做一只聪明的狐狸。

(本专栏感谢BI生物统计与数据科学团队的鼎力支持)

“医数之道”专栏往期内容,


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