Das Ziegenproblem

Das Ziegenproblem beschäftigt viele Hobbymathematiker, Statistiker und Buchautoren. Der Autor Gero von Randow hat im Rowohlt Taschenbuch Verlag das Buch Das Ziegenproblem – Denken in Wahrscheinlichkeiten veröffentlicht. Das Buch hangelt sich am Ziegenproblem entlang und erläutert in vielen Beispielen den richtigen Umgang mit Wahrscheinlichkeiten.

Das Problem

Eine Spielshow im Fernsehen und Sie sind der Kandidat:

Der Hauptgewinn, ein Auto, versteckt sich hinter einem der drei Tore. Hinter den anderen beiden Toren warten geduldig jeweils eine Ziege. Der Moderator bittet Sie nun, ein Tor zu wählen. Sie wählen ein Tor (z.B. Tor 1) aus. Der Moderator öffnet nun ein anderes Tor (z.B. Tor 3) und eine Ziege schaut verdutzt in die Kamera.

Nun fragt der Moderator, ob Sie ihre erste Auswahl (Tor 1) beibehalten möchten oder lieber wechseln und eine andere Auswahl (Tor 2) treffen möchten.

Wie würden Sie entscheiden? Erhöht der nachträgliche Wechsel Ihre Gewinnchance oder bleibt es bei der ursprünglichen Chance von 33,3% ?

Die Simulation

Ich habe mit einigen php-Codezeilen eine Simulation erstellt. Die Simulation nutzt die php-Funktion mt_rand() um „zufällig“ ein Tor zu wählen. Die nachfolgende Tabelle zeigt 50 zufällige Stichproben:

No.Gewinn
(Tor)
Kandidat
(1. Wahl)
Moderator
(öffnet Tor)
Kandidat
(2. Wahl)
13123
21231
33213
41123
51231
63213
72312
81132
92312
102312
113312
121132
133123
143123
151231
161132
173321
181231
193213
202132
211231
222231
232132
243312
252213
262132
273312
282132
293321
301132
312132
321231
332312
341123
352132
361132
372312
381132
392132
403312
412213
422132
431321
443213
453213
462231
471321
483213
491123
502132
1931
38.0 %62.0 %

Wie Sie sehen, würde der Wechsel (Spalte „2. Wahl“) Ihre Gewinnchance erhöhen. Im Gegensatz zur ursprünglichen Wahl (Spalte „1. Wahl“) erhöht sich Ihre Gewinnchance von ∅ 33,3% auf ∅ 66,6% und beträgt damit mehr als 50,0%.

Wenn Sie diesen Versuch nochmal ausführen möchten, dann laden Sie die Seite einfach neu. Oder starten Sie die Die Simulation ohne WordPress:

Erklärungsversuche

Die meisten Menschen würden nicht wechseln und ihre ursprüngliche Wahl beibehalten. Nachdem der Moderator ein Tor geöffnet hat, bleiben zwei Tore über. Hinter einem der beiden Tore muss der Gewinn warten und so denken die meisten Menschen, dass die Gewinnchance bei 1/2 bzw. 50% liegt. Nur wenige Menschen können sich vorstellen, dass ein Wechsel die Gewinnchance auf 2/3 bzw. 66,6% steigert. Die Simulation zeigt jedoch, dass sich die meisten Menschen irren.

2/3 = 0/3 + 2/3

Zu Beginn beträgt die Gewinnwahrscheinlichkeit je 1/3. Wenn der Kandidat sich bei der ersten Wahl für eines der drei Tore entscheidet, so rechnet er sich eine Gewinnchance von 1/3 aus. Die anderen beiden Tore ergeben somit eine 2/3 Gewinnchance, aber der Kandidat muss sich für ein Tor entscheiden.

Der Moderator öffnet immer ein Tor mit einer Ziege, also ein Tor mit einer Gewinnwahrscheinlichkeit von 0/3 bzw. 0%. Weil beide Tore zusammen eine Gewinnwahrscheinlichkeit von 2/3 haben, das geöffnete Tor jedoch nichts beiträgt, sollte der Kandidat unbedingt wechseln, denn das verbleibende Tor repräsentiert eine Gewinnchance von 2/3

Moderatorenpech

Der Moderator weiß wo der Gewinn versteckt ist und öffnet daher immer ein Tor mit einer Ziege! Wenn der Kandidat bei der ersten Wahl auf Anhieb das Gewinnertor mit dem Auto gewählt hätte, so hätte der Moderator im nächsten Schritt die Wahl zwischen zwei Verlierertoren. Ein nachträglicher Wechsel wäre für den Kandidaten nicht gut!

Wenn der Kandidat in der ersten Wahl jedoch eines der beiden Verlierertor wählen würde, so müsste der Moderator in beiden Fällen das verbleibende Verierertor mit Ziege öffnen. Das verbleibende Tor wäre immer das Gewinnertor! Der Kandidat hätte also bei einem Wechsel in zwei von drei Fällen eine sichere Gewinnchance!

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