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主题:林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重。 -- 切地雷

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  • 家园 林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重。

    没有,您没有走错版面。我们将要讨论的,是一个理科问题,而且很不容易理解。

    大家加油。

    起因是这样的。大观园里举行选美大赛,经过才艺展示、机智问答等一系列激烈的竞争后,只有林黛玉、薛宝钗、史湘云三位当打之年的美女还留在舞台上争夺。冠军得奖为: 保时捷。 亚军得奖为: 山寨IPhone. 季军没奖。

    奖品差别如此之大,难怪三位美眉要争红眼。她们三个在激烈的争论后,决定上书组织方,要求一个公开透明的选举机制:

    第一: 公开投票,每张票都列出其冠、亚、季军的人选。

    第二: 在任意两位选手之间,如果每张选票都认为“甲” 美于 “乙”, 则选举结果必须反映这一情况。

    第三: 如果每一个选举人都保持“甲”乙”之间的顺序不变(比如两人认为“甲”>"乙”,一人认为"乙”>"甲",选举结果"甲”>“乙”。),则当 他们 把”丙“ 列入考虑后,选举结果不变(仍然必须反映“甲”> “乙”。)

    第四: 不存在一票定江山的情况。(也就是说,不存在某一个人的一张选票怎么选,结果就怎样的情况。)

    组织委员会经过认真讨论,认为这个要求是合理的,是应该得到满足的。

    这个要求真的可以满足吗?

    元宝推荐:游识猷,
    • 家园 林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重之五

      对于一次选美,我们或许不很在意。但如果,评委们选的是有关你我他的国计民生方面的优先次序呢?

      比如说,如果有九位大领导,要投票决定我们下一阶段工作的重点是教育、医疗、环境、就业、交通、精神文明等中的那一个,事情就大条了。

      大秦猛士已经剧透了,这个选美问题,其实是数学问题。提出来的人是Kenneth Joseph Arrow 阿罗先生。在上个世纪五十年代,他建立数学模型研究一人一票多余三个选项的民主选举制度,结果发现:

      It is impossible to formulate a social preference ordering that satisfies all of the following conditions:

      满足以下所有条件的社会优先次序不可能达成

      1. Unrestricted Domain: For each state X and Y, based on the social preference ordering, society prefers either state X to Y or Y to X. i.e. society can compare any pair of candidates (completeness).

      任何两个候选都可以作比较。

      2. Unanimity: If everyone in society prefers a to b, then society should prefer a to b.

      无例外的优选顺序被保障。

      3. Non-Dictatorship: Societal preferences cannot be based on the preferences of only one person regardless of the preferences of other agents and of that person.

      无独裁者。

      4. Transitive Property: If society prefers (based on social rule aggregation of individual preferences) state X to Y and prefers Y to Z then society prefers X to Z.

      x>y, y>z => x>z

      5. Independence of Irrelevant Alternatives: If for some X, Y, and Z, X is preferred to Y, then changing the position in the ordering of Z does not affect the relative ordering of X and Y i.e. X is still preferred to Y. In other words, changing the position of Z in the preference ordering should not be allowed to "flip" the social choice between X and Y.

      如果x>z, y>z (或者x<z, y<z),则调换x,y之间的优先顺序不影响z之顺序。

      6. Universality: Any possible individual rankings of alternatives is permissible.

      完全自由选择。

      这一结果被称为Arrow’s impossibility theorem阿罗不可能性定理。他为此获得了1972年的诺贝尔经济学奖。获奖时他只有51岁,是历年获奖者中最年轻的。他完全配得上这一荣誉,因为他的发现太深刻了----一人一票的民主选举制度,居然可能得出极其不合理的结果!根据坎普布尔C. Campbell和塔洛克G. Tullock的计算,投票者数量或可选择项目越增加,产生不合理结果的可能性越大。当投票者增加至15人,选择值增加至11时,产生悖论效应的概率高达50%。也就是说,两次投票中就有一次悖论现象出现。

      所以美国国会中的议员大爷们会整出些什么法案,是不是很可疑?

      由于阿罗不可能性定理在政治上如此不正确,它一问世就遭遇到铺天盖地的批评,但所有的反对者都不能从逻辑上找出任何漏洞。于是争论渐渐转移到如何利用这一定理来完善民主选举制度,选择可实现的目标(比如放弃1-6中的某些限制条件,常常是5或6),制定合理的游戏规则。

      从这一方面来讲,阿罗不可能性定理不是民主选举制度的敌人,而是民主选举制度的诤友呢。

      元宝推荐:游识猷,
    • 家园 林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重之四

      前篇中那种翻山越岭的证明,不会给人直观的映像。如果您没有耐心看下去,说明您很正常。

      为了有一个直观的认识,我们还是举一个例子好了:

      假设有七个评委,其中三人

      贾宝玉、甄宝玉、秦钟认为, 林黛玉>史湘云>薛宝钗

      另有三人

      老祖宗、凤姐、王夫人认为, 薛宝钗>史湘云>林黛玉

      现在轮焦大投票。

      如果他投林>史>薛, 结果当然是林>史>薛。 如果他投林>薛>史, 不难得出,结果为林>薛>史。

      如果他投薛>林>史, 结果当然是薛>林>史。 如果他投薛>史>林, 不难得出,结果为薛>史>林。

      如果他投史>薛>林, 我们会发现,在薛、史之间,史4票对3票,史MM胜,在林、史之间,仍然是史4票对3票,史MM胜.所以史MM排第一。在林、薛之间,薛同样4票对3票,薛胜。于是结果再一次与焦大评委的选择相同。

      如果他投史>林>薛, 同理,结果会是史>林>薛。

      于是我们发现,焦大是一个地地道道的独裁者。 这不是他点正刚好蒙对了结果,而是无论他怎样说,都是他对! 最后两种情况尤其诡异:我们明明知道,林、薛第一的选票各有三张,结果第一却是只有焦大一张第一选票的史MM.

      天理何在!

      元宝推荐:游识猷,
    • 家园 林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重之三

      前一篇我们讲了一个连环套的例子。与之相比,独裁的问题,很难讲是更糟糕还是好一些。什么是“独裁”?就是说,出现这种情况:评委某某,无论他怎样排序,他给出的顺序就是最后的名次。

      这个有吗?

      如果我们一定要保证第一篇所列举的条件,那么这个真的有。 而且同样的,不管您怎样增加评委的人数,这个还是有。

      下面我们来不严格地证明一哈。证明分三步:

      第一: 天堂到地狱,只差一票

      a. 假设我们有这样一组评委,他们一致认为林妹妹最丑。那么最后的结论,也应当是林黛玉最丑。

      b. 如果同样的一组评委,他们一个个地改变看法,都认为林妹妹最美。那么最后的结论,也应当是林黛玉最美。

      C. 林MM从最丑上升到最美,是评委们一票一票改过来的。必然有这么一票,让林MM离开了最丑的位置。我们这一步要证明的是:也就是这一票,让林MM直达天堂勇夺第一,而不是让她暂居第二,由后面的评委把她推上第一的宝座。

      我们用反证法。假设这一票让林MM位居第二,宝姐姐第一,湘云第三。(史薛位置可以互换,不影响证明),也就是说,薛>林>史。

      现在林妹妹在每一张选票上的位置,不是第一,就是第三,也就是说,薛史两位妹妹之间的顺序,与林妹妹无关。如果那些认为薛>史的评委们都改变看法,从而让整个评委组都认为史>薛,这个不应改变薛、史两位妹妹与林妹妹之间的相对关系。也就是说,虽然现在史>薛,但薛>林, 而林>史。推出矛盾。假设不成立,原命题正确。

      这一票,让林妹妹从第三,直接跳到第一去了。

      第二: 一c所描述的那一票的拥有者,就是薛、史两位妹妹之间胜负的独裁者。

      为方便讨论,我们把那一票的拥有者称为焦大。

      假设有这样一组评委,从第一个直到焦大之前,都认为林妹妹最美;从焦大之后,都认为林妹妹最丑;只有焦大评委品位独特,认为薛>林>史。

      如果只考虑林、薛之间的名次,这样一组评委得出的结果与一C焦评委改变主意之前的情况等价----那时侯薛>林。(林妹妹当时还在地狱里呢。)

      如果只考虑林、史之间的名次,这样一组评委得出的结果与一C焦评委改变主意之后的情况等价----那时侯林>史。(林妹妹已经到达天堂了呢。)

      于是组织的结论是薛>史。反之,如果焦大评委认为史>林>薛。最后的结论是史>薛。注意在这个过程中,我们完全无视了其他评委对史、薛两位妹妹的看法。所以在这样一组评委中,焦大就是薛、史两位妹妹之间胜负的独裁者。

      第三: 独裁者只有一位。

      我们已经发现,焦大就是薛、史两位妹妹之间胜负的独裁者。同理,薛、林之间,也有一位独裁者,林、史之间,也有一位独裁者。 他们是不是同一个人?

      假设不是。

      薛、林之间的独裁者,我们姑且称之为焦二;林、史之间的独裁者,我们姑且称之为焦三。 如果焦二和焦三哥俩好,他们联合起来,由老二裁定薛>林,由老三裁定林>史;或者那么由老二裁定薛<林,由老三裁定林<史;这哥俩就可判定:薛>林>史或者薛<林<史,从而左右薛、史之间的顺序,使焦大不能够独裁。

      所以假设错误。

      所以独裁者只有一位!

      于是很不幸的,我们千娇百媚的三位妹妹,究竟谁最漂亮,竟然是毫无审美能力的焦大同学说了算了。

      元宝推荐:游识猷,

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    • 家园 这是一个数学贴

      如果学经济学的也应该知道……阿罗不可能性定理。

    • 家园 林黛玉、薛宝钗、史湘云选美之迷雾重重之二

      三位美眉的要求,看上去是不言而喻的,甚至是废话。但让我们仔细考察。

      比方说,有三位评委,他们分别是: 贾宝玉、薛霸王、焦大。

      首先他们在林妹妹于宝姐姐之间做选择。

      ------------------------------------

      宝玉: 我爱她娴花照水,我爱她弱柳扶风。 我选择一号选手林黛玉。

      薛蟠: 女儿美,再美美不过我妹妹。 我选择二号选手薛宝钗。

      焦大: 讨老婆、生娃娃、过日子。 看上去那个二号象个会生娃娃的。

      主持人: 对不起,这里不是非诚勿扰,我们是红楼梦选美大赛。请就选手的美丽和魅力点评。

      焦大: 不讨老婆挑哪门子的美? 我就选二号。

      -----------------------------------

      于是在 林妹妹与宝姐姐之间,薛宝钗美于林黛玉。 我们用 薛>林来表示。 根据条件2、最后的结果也应该保证这个顺序。现在让我们把由于醉卧花丛迟到了,刚刚赶到现场的三号选手史湘云妹妹也纳入视野:

      ------------------------------------

      宝玉: 趣真才妙,海棠初茂,我爱三号! 史湘云妹妹虽不如林黛玉,也比薛宝钗强。薛宝钗就跟我老娘似的。

      薛蟠: 这个,这个,我不喜欢野蛮女友。三号比二号还困难。

      焦大: 讨老婆、生娃娃,过日子。 看上去那个三号更会生。 我娶三号。

      主持人: 。。。。。。我想焦评委的意思健康活泼就是美。。。。。。

      -------------------------------------

      现在我们统计史MM与林黛玉之间的胜负: 史MM获得焦先生一票,而林妹妹获得了其余两位评委的一致青睐。 林>史。刚才我们已经知道,薛>林。看起来,结果已经揭晓:薛>林>史

      -------------------------------------

      主持人: 现在我宣布,红楼小姐,本次一等奖保时捷的获得者就是,二号选手薛宝钗!。。。。。。当当当当。。。。。。

      史MM: 且慢。我认为我才是第一!

      主持人: ?解点?

      史MM: 在薛小姐与我之间,我获得贾先生、焦先生两票,薛小姐只获得一票。 史>薛,所以我的名次要比小姐强。虽然薛小姐胜过了林小姐,但她只排得第二,得一个山寨IPhone。

      主持人: ??????

      黛玉: 如此说来,保时捷该归我。 林>史, 史>薛。 我才是第一。

      主持人: ?????????

      史MM: 哼哼。林大史? 我只听说过有个叫史达林的。

      主持人: 史达林我知道。前苏联领袖。。。。。。

      -------------------------------------

      我们看到,由于史MM的加入,本来清楚的胜负,变成石头剪刀布的游戏,揪扯不清了。 而且我们很容易知道,加一个评委不能防止这种事情发生。也就是说,条件

      第三: 如果每一个选举人都保持各自对于“甲”“乙”顺序的选择,则当 他们 把”丙“ 列入考虑后,“甲” “乙”之间选举结果不变。

      不能得到保障。

      元宝推荐:游识猷,
      • 家园 直觉啊,就你这样一会儿加一人,一会儿投一次票

        还让评委每次都改主意,好像评委改了主意还要最终结果和每次投票一致,这说破大天也做不到呀。

        没太仔细看,有这种感觉。

        至于那个独裁的那个,就是随机抽取也有完全一致的情况(中彩票),怎么可能避免呢?

        当然,你这里总是让人投票,每次投票要总是保证中奖也有难度,但可能性仍然是存在的

        纯粹感觉,纯属掺乎

      • 家园 有笔误?

        绕晕了,列表看:

        宝玉:黛>湘>钗

        薛蟠:钗>黛>湘

        焦大:湘>钗>黛

        薛蟠: 这个,这个,我不喜欢野蛮女友。三号比二号还困难。

        是不是应该改成“三号比一号还困难”,或者“三号连排第二也困难”?

        最后一段表述好像也有问题,因为

        在任意两位选手之间,如果每张选票都认为“甲” 美于 “乙”, 则选举结果必须反映这一情况。

        如果每一个选举人都保持“甲” 美于 “乙”这一选择,则当 他们 把”丙“ 列入考虑后,选举结果仍然必须反映“甲” 美于 “乙”

        [COLOR=blue][/COLOR]

        评委意见不统一,两个“如果”都不成立,那么两个“则”就是根本无需考虑的问题了。

        反正,我很晕。

        • 家园 怎么说呢,很不好意思。

          您全部说对料。

          让我想想怎么改。

      • 家园 您这个构不成逻辑上的悖论

        三位评委的观点

        宝:才

        薛:我妹妹最美

        焦:能生孩子就好

        不构成逻辑上的互斥

        无非参选三个人不能同时满足以上条件而已,其中薛的条件最苛刻,宝钗又参加比赛,其实是应该回避的---难道您是想说裁判员不能下场踢球的道理?

        • 家园 想说的是:无论评委们从哪方面出发,都不必然能归纳出一个结

          评委们自己怎么判断,关系不大。

          当然,这要怪我。我想把问题讲的生动一点,反而遮掩了问题的关键。

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