凯利判据原理及证明 - 为什么不要All In

凯利判据原理及证明 - 为什么不要All In引言 偶然了解的有意思的知识 赢面很大的连续赌局 为什么容易倾家荡产 在股市上频繁交易 为什么容易赔钱 明明每次赢钱数学期望都是正的 为什么还是结果还是输钱 奇怪的是 仅仅只要选对合适的下注比例 通常就能笑到最后 感觉很反直觉 所以有意思 输或赢的赌局 先从一个有意思的例子说起 如有有一个连续的赌局 不是输就是赢 有 60 的获胜率 p 0 6

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引言

偶然了解的有意思的知识。
赢面很大的连续赌局,为什么容易倾家荡产?在股市上频繁交易,为什么容易赔钱?明明每次赢钱数学期望都是正的,为什么还是结果还是输钱?
奇怪的是,仅仅只要选对合适的下注比例,通常就能笑到最后。

感觉很反直觉,所以有意思。

输或赢的赌局

先从一个有意思的例子说起:

如有有一个连续的赌局,不是输就是赢,有60%的获胜率(p = 0.6),赢了,则钱变成2倍,输了钱全部输光,请问,这时候应该All in吗?如果赌局一直进行,那应该一直All in吗?

直觉上来讲:还有这种好事,赢面大,肯定All in;
如果谨慎一点,刚好又懂一点数学,可以算一下赢钱的数学期望: E = 0.6 × 2 + 0.4 × 0 − 1 = 0.2 E=0.6 \times2 + 0.4 \times 0 - 1= 0.2 E=0.6×2+0.4×01=0.2,赌局赢钱的期望是0.2;
如果刚好了解一些统计学:根据大数定律,只要赌局够多,保证数学期望为正,那就一定能够赚到钱;
但是很遗憾,上述这些想法都不对,一直All in,极大概率会输光。为什么呢?

为什么不能总是All in?

其实上面的赌局有一种比较好理解的方式:

这种赌局太极端了!你要么一直赢,要么你在任意时刻,仅仅只需要输一次,就会让你倾家荡产。那么你一直赢的概率是多少呢?假如赌局进行100次,总是选择All in,那么你赢到最后的概率只有 0. 6 100 0.6^{100} 0.6100,中间任何一次输,都直接游戏结束,尽管最后可能奖金丰厚——这个甚至都不用计算。


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这个理解没啥毛病,但是生活中这种极端的局面比较少,更多时候是,赢了就涨一些,输了就输一些(股市不就是吗)。
例如下面这个游戏:
假设有这么一家赌场,提供了这么一个你可以玩无穷多次的游戏:扔一个硬币,若正面向上,则你的资产变成当下的 1.2 倍;若反面向上,则你的资产变成当下的 0.83 倍。

这种情况就很难判断了。
赢钱的数学期望永远为正: E = 0.5 × 1.2 + 0.5 × 0.83 − 1 = 0.015 E=0.5 \times1.2 + 0.5 \times 0.83 - 1= 0.015 E=0.5×1.2+0.5×0.831=0.015
而且,再怎么造也不会输光,它也不像股市交易还要收过路费,根据大数定律,我们一定能赢。
那我们来用程序模拟一下,假设100个玩家,每人本金为10000,每人都进行赌局30000次(够“大数”吧),总是All in:

这个有趣的案例,以及代码来自:https://www.physixfan.com/weishenmepinfanjiaoyiderendaduoshuzaigushishangdoupeiqianleyigeyouqudexiaoshuxueyouxiyexua/

import numpy as np import matplotlib.pyplot as plt P = 100 # Number of players N = 30000 # Total times played for one player win = 1.2 lose = 0.83 Num_of_winner = 0 Money_of_the_luckiest_winner = 0.0 for j in range(P): m = np.zeros(N) m[0] = 10000.0 for i in range(1,N): if np.random.randint(2): m[i] = m[i-1]*win else: m[i] = m[i-1]*lose if m[-1]>m[0]: Num_of_winner += 1 if m[-1]>Money_of_the_luckiest_winner: Money_of_the_luckiest_winner = m[-1] plt.plot(m) print(Num_of_winner) print(Money_of_the_luckiest_winner) plt.xlabel('Times played') plt.ylabel('Money') plt.show() 

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结果是:输光!
image.png
不同颜色代表不同玩家,x轴是游戏次数,y轴是金额。可以看到,即使不是极端的赌局,大多数玩家最终的资产都会归零。换成对数坐标轴更容易看出来(注意y轴,大多数人,在一开始资产就迅速接近0):
image.png
这就很难理解了,明明赢钱的期望总是正的,为什么大多数人都会输光?难道大数定律有问题?
我觉得其实主要是因为这是一个连续的局面,每次游戏之间的钱会互相影响,每次都不独立。简单的理解角度:

  • 0.83 * 1.2=0.996,由于输赢概率相同,所以连续的局面下,钱会不断地减少。

好了懂了,这个故事告诉我们:远离赌博!
ok,可以关掉了。
……
等一下!你听我说,赌局不是关键,我们关注的是背后的为什么。
凯利判据表示,你应该在每次赌局都选择一个合适的下注比例,那你就能发家致富了。
那,比例是多少呢?

凯利判据 - 如何计算**下注比例?

凯利判据研究,在这样只有输和赢两种局面的多次游戏,怎么计算**的每次的下注比例。
f ∗ = p r 1 − q r 2 r 1 r 2 f^*=\frac{pr_1-qr_2}{r_1r_2} f

小讯
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