概率论起源于17世纪中叶,是研究随机现象规律的一个数学分支。但它当时出现的原因可不是为了预测降雨的机会,或者是推算明天股票会涨还是跌。当时促使数学家们开始研究概率论的,其实是一些赌徒。
当时,欧洲的许多国家,贵族之间盛行赌博之风,掷骰子是他们常用的一种赌博方式。我们都知道,骰子是一个正方体,当它被掷到桌面上时,每个面向上的可能性是相等的,即出现1到6点中任何一个点数的可能性是相等的。法国有一位热衷于掷骰子游戏的贵族叫德·梅雷,1654年,他向数学家帕斯卡请教了一个亲身所遇的“分赌注问题”。
问题是这样的:梅雷和赌友掷骰子,各自押注32枚金币作为赌注。双方约定:梅雷若先掷出10次“6点”,或赌友先掷出10次“4点”,就赢得全部赌注。赌博进行了一段时间,梅雷已掷出了8次“6点”,赌友也掷出了7次“4点”。这时,梅雷接到命令,要立即去陪国王接见外宾,于是这场赌博只好中断。只是在退还金币时梅雷不干了,他明显比赌友更接近胜利,不能接受平分金币的方案;同样赌友也不愿意将金币全部交给梅雷,因为这场赌博继续下去的话,他一样有机会反败为胜。那么,他们应该如何分这64枚金币才算合理呢?
这一问题引发了帕斯卡的兴趣,为解决这一问题,他与当时享有很高声誉的法国数学家费马建立了联系。过程中,帕斯卡和费马一边亲自做赌博实验,一边仔细分析计算赌博中出现的各种问题,终于完整地解决了“分赌注问题”。他们发现,如果把掷出“4”和“6”之外的情况都看作无效局,只计算掷出“4”和“6”的有效局,那么梅雷和赌友最多还需4局决出胜负,这四局里可能会出现的情况合计是16种,也就是这些:(6666)、 (6664)、(6646)、(6644)、(6466)、(6464)、(6446)、(6444)、(4666)、(4664)、(4646)、(4644)、(4466)、(4464)、(4446)、(4444) 。
其中,梅雷再掷出2次“6点”(即先掷出10次“6点”)的结果有11种,赌友先掷出3次“4点”(即先掷出10次“4点”)的结果有5种,所以梅雷与赌友赢的概率之比为11∶5。因此应按11∶5的比例来分赌注,即梅雷44枚,赌友20枚。问题得到解决的同时,概率论的雏形也得以浮现。后来,人们把帕斯卡与费马通信的日子(1654年7月29日)作为概率论的生日,公认帕斯卡与费马为概率论的奠基人。
1657 年,荷兰科学家惠更斯在此基础上潜心钻研,写成了《论赌博中的计算》一书,第一次提出数学期望的概念,这是描述随机变量取值的平均水平的一个量。这本书被认为是关于概率论的最早的论著。这一时期被称为组合概率时期,可以计算各种古典概率。
18世纪,许多重要定理被提出并建立起来,使概率论获得重要的理论基础。1713年,贝努利在其主要著作《猜度术》中给出了“赌徒输光问题”的详尽解法,第一个表述并证明了概率论中,著名的“大数定律”使概率论真正成为数学的一个分支,并搭起了从概率论通向更广泛应用领域的桥梁。1795年,法国数学家拉普拉斯总结了前人研究的成果,完成《分析概率论》这一经典著作,系统叙述了概率论的基本定理,奠定了概率论的基础。
后来,随着我们生产生活和科学技术中概率问题的大量出现,概率论在理论上得到迅速发展,不断派生出一系列新的分支理论。目前,它已成为具有众多分支的庞大数学部门,并且仍处在发展中。同时,这一新的理论具有的强大生命力,不断得到展现。它日益得到推广,其应用价值越来越大。到今天,这门学科已经广泛地应用在包括数学统计、教育测量、现代理论物理学等等的各行各业中。
一个起源于赌徒争执的问题,现在竟成为了许多事业的基础!这在当初恐怕谁也没能想到。不过在数学的历史里,这样的案例并不少见。很多理论都起源于一些微不足道的问题,是数学家的好奇心为它施以阳光雨露,最终才培植出一棵棵根深叶茂的大树,为人类打开更加宽广的世界。