小王和小明玩一个游戏,规则如下:把分别写有11、22、33、44的四张卡片全都放入一个暗盒中,每次摇匀后每人摸出一张.算出这两张上的数字之“和”;当“和”为奇数时,小王胜,当“和”为偶数时,小明胜,玩了一会,小王对小明说:“好象这个游戏不公平,但我说不明道理.” (1)这个游戏真的不公平吗?对谁有利?请你说明道理? (2)若真的不公平,能否只改动一张卡片上的数字,使该游戏公平?请把你的改动方案表达在下面,供同学们分享.

完整解法

(1)

1. 列出两人各抽一张卡片的所有可能结果并计算两数之和

从写有 11、22、33、44 的四张卡片中每人摸出一张,所有可能的结果(不计先后顺序)共有 66 种:

  • 摸出 (1,2)(1, 2),和为 1+2=31 + 2 = 3(奇数);
  • 摸出 (1,3)(1, 3),和为 1+3=41 + 3 = 4(偶数);
  • 摸出 (1,4)(1, 4),和为 1+4=51 + 4 = 5(奇数);
  • 摸出 (2,3)(2, 3),和为 2+3=52 + 3 = 5(奇数);
  • 摸出 (2,4)(2, 4),和为 2+4=62 + 4 = 6(偶数);
  • 摸出 (3,4)(3, 4),和为 3+4=73 + 4 = 7(奇数).

所有可能的等可能结果总数为 66 种.

2. 分别计算两人的获胜概率并作出判断

在这 66 种情况中:

  • 和为奇数的情况有 44 种,因此小王获胜的概率为 P(小王胜)=46=23P(\text{小王胜}) = \dfrac{4}{6} = \dfrac{2}{3};
  • 和为偶数的情况有 22 种,因此小明获胜的概率为 P(小明胜)=26=13P(\text{小明胜}) = \dfrac{2}{6} = \dfrac{1}{3}.

因为 23>13\dfrac{2}{3} > \dfrac{1}{3},两人的获胜概率不相等,所以这个游戏不公平,对小王有利.

答案

这个游戏不公平,对小王有利

(2)

1. 分析游戏公平所需的结果数量与奇偶性特征

要使游戏公平,需使小王和小明获胜的概率均为 12\dfrac{1}{2},即在 66 种组合中,和为奇数与和为偶数各占 33 种.
两数之和为奇数,当且仅当两数“一奇一偶”.
设修改后四张卡片中有 mm 张奇数、(4−m)(4 - m) 张偶数,则两张卡片为一奇一偶的组合数为 m(4−m)m(4 - m).
令 m(4−m)=3m(4 - m) = 3,解得 m=1m = 1 或 m=3m = 3.
原本四张卡片为 22 奇 22 偶(m=2m = 2),只需改变其中一张卡片的奇偶性,即可使奇数卡片张数变为 11 或 33.

2. 给出具体的改动方案并验证

因此可以通过只改动一张卡片上的数字使游戏公平,具体方案如下(任选其一即可):

  • 方案一(使奇数卡片变为 33 张):将偶数卡片 22 改为奇数 55(或 77 等),此时四张卡片为 11、33、44、55.
    验证:和为奇数的组合有 (1,4),(3,4),(4,5)(1,4),(3,4),(4,5) 共 33 种;和为偶数的组合有 (1,3),(1,5),(3,5)(1,3),(1,5),(3,5) 共 33 种,概率各为 36=12\dfrac{3}{6} = \dfrac{1}{2},游戏公平.
  • 方案二(使奇数卡片变为 11 张):将奇数卡片 11 改为偶数 66(或 00 等),此时四张卡片为 22、33、44、66.
    验证:和为奇数的组合有 (2,3),(3,4),(3,6)(2,3),(3,4),(3,6) 共 33 种;和为偶数的组合有 (2,4),(2,6),(4,6)(2,4),(2,6),(4,6) 共 33 种,概率各为 36=12\dfrac{3}{6} = \dfrac{1}{2},游戏公平.
答案

能.方案示例:将卡片 22 改为任意奇数(如改为 55),此时四张卡片为 11、33、44、55;或将卡片 11 改为任意偶数(如改为 66),此时四张卡片为 22、33、44、66(任写一种合理方案即可)

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