Drei-Tore-Problem

Hallo Experten,

im Rahmen meiner Diplomarbeit (Psychologie) suche ich Literatur zum „Drei-Tore-Problem“. Dabei handelt es sich um Folgendes: Ein Kandidat ist in einer Spielshow. Der Kandidat hat drei Tore zur Auswahl. Hinter zwei Toren befindet sich eine Niete, hinter einem Tor ein Gewinn. Der Kandidat entscheidet sich für Tor 2. Tor 3, hinter dem sich eine Niete befindet, wird geöffnet. Jetzt bleibt also nur noch Tor 1 und das vom Kandidaten ausgewählte Tor 2 übrig. Der Kandidat wird nun vor die Wahl gestellt, bei seiner ursprünglichen Wahl (Tor 2) zu bleiben, oder sich jetzt für Tor 1 zu entscheiden. Aus wahrscheinlichkeitstheoretischer Sicht wäre es nun sinnvoller, das Tor zu wechseln. Ich suche nun Arbeiten, die belegen, warum es sinnvoller ist, das ursprünglich ausgewählte Tor zu wechseln und sich für das andere übriggebliebene zu entscheiden. Kennt jemand solche Arbeiten?

Schon vorab vielen Dank für eure Hilfe!

Kirsten

bedingte Wahrscheinlichkeiten, Bayes
Hi
du solltest nach o.g. Begriffen suchen.

Eine nette Erklärung für Dein Problem findest Du hier:
http://www.cae-software.com/unsinn/denkspt3.html
oder hier:
http://www.math.tu-cottbus.de/INSTITUT/lsgdi/Krypto2…

einen mathematischeren Einstieg Thematik findest Du hier:
http://www.fernuni-hagen.de/www2bonsai/WTHEORIE/ds/n…

Ciao Rossi

Hallo, Kirsten,
mit dieser Frage wirst Du ganz unten im Denksport-Brett fündig: FAQ:282
Mit dieserm Rätsel haben wir uns nämlich bis zum Abwinken die Köpfe heißdiskutiert (Du findest auch im Archiv unter „Ziegenproblem“ die komplett Diskussion)
Grüße
Eckard.

Hi Kirsten,

ist doch eigentlich unmittelbar einleuchtend, wieso man das Tor wechseln sollte.

Der Kandidat entscheidet sich für eines von drei Toren. Die Wahrscheinlichkeit, dass das Auto dahinter ist, beträgt 1/3.
Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich hinter einem der beiden anderen Tore befindet, beträgt 2/3.

Dadurch, dass der Showmaster von seinen beiden Toren eines aufdecken kann, hinter dem kein Gewinn ist, verrät er Dir eigentlich nichts Neues, denn ein solches Tor ist ja zweifelsohne bei ihm immer vorhanden.

Und da er Dir nichts Neues verrät, bleibt die Wahrscheinlichkeit 1/3, dass der Kandidat unter seinem Tor das Auto findet und 2/3 dass das Auto hinter einem der beiden anderen Toren steht, von dem jetzt aber nur noch eines in Frage kommt und das man jetzt wählen sollte.

Gruß

unimportant

Hallo Kirsten,

Ich suche nun Arbeiten, die belegen,
warum es sinnvoller ist, das ursprünglich ausgewählte Tor zu
wechseln und sich für das andere übriggebliebene zu
entscheiden. Kennt jemand solche Arbeiten?

„Arbeiten“ ist wohl leicht übertrieben. Aus mathematischer Sicht läßt sich das Problem in 3-5 Sätzen vollständig und eindeutig abhandeln.
Viel interessanter für Dein Fachgebiet dürften die verzweifelten Versuche einiger Menschen sein, dieses Ergebnis unbedingt widerlegen zu wollen.
Ein schönes Beispiel findest Du hier im Archiv: http://www.wer-weiss-was.de/cgi-bin/forum/showarchiv…

Viel Spass beim Lesen, ist sicher eine Studie wert :smile:

Jörg

Hi unimportant,

Der Kandidat entscheidet sich für eines von drei Toren. Die
Wahrscheinlichkeit, dass das Auto dahinter ist, beträgt 1/3.
Die Wahrscheinlichkeit, dass es sich hinter einem der beiden
anderen Tore befindet, beträgt 2/3.

Klar…

Dadurch, dass der Showmaster von seinen beiden Toren eines
aufdecken kann, hinter dem kein Gewinn ist, verrät er Dir
eigentlich nichts Neues, denn ein solches Tor ist ja
zweifelsohne bei ihm immer vorhanden.

Der Showmaster deckt, nachdem der Kandidat auf Tor 2 getippt hat, Tor 3 auf und dahinter ist kein Gewinn - dieser muß also hinter Tor 1 oder 2 sein.
Wenn also 2 Tore zur Auswahl stehen hat man eine 50:50-Chance auf das richtige zu tippen. Das bedeutet, die ursprüngliche 1/3 Chance steigt auf eine 1/2 Chance.

Nur: wieso macht es aus wahrscheinlichkeitstheoretischer Sicht nun Sinn von dem ursprünglich gewählten Tor 2 abzurücken? Das verstehe ich nicht…

Und da er Dir nichts Neues verrät, bleibt die
Wahrscheinlichkeit 1/3, dass der Kandidat unter seinem Tor das
Auto findet und 2/3 dass das Auto hinter einem der beiden
anderen Toren steht, von dem jetzt aber nur noch eines in
Frage kommt und das man jetzt wählen sollte.

Ja - nur: warum sollte man jetzt von seiner Entscheidung für Tor 2 abrücken?

fragt

MecFleih

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Hallo Kirsten,

Falls Du Englisch verstehst:
In den USA ist das Problem als „Monty Hall problem“ oder „Monty Hall dilemma“ bekannt (nach dem Spielshow-Moderator Monty Hall, der so eine Show moderierte („Let’s make a deal!“) wie „Geh aufs Ganze!“ mit Jörg Dräger).
Im September 1990 hat Marylin vos Savant in ihrer Zeitungskolumne „Ask Marylin“ das Problem präsentiert und besprochen, was zu einem aufsehenerregenden öffentlichen Streit führte, an dem sich sogar Mathematik-Professoren beteiligten (die zum Teil sogar falsch lagen!).
Eine Suche nach „Monty Hall“ und „Marylin vos Savant“ dürfte massenweise Erklärungen, Kommentare und eine Darstellung des Streites liefern.

Gut finde ich insbesondere die mathematische Darstellung inkl. einem Java-Applet-Experiment bei
http://www.cut-the-knot.com/hall.shtml

Peace,
Kevin.

Hallo MecFleih!

Ich sehe es genau so wie du, nämlich dass eine anfängliche 1/3-Entscheidung in eine 1/2-Entscheidung umgewandelt wird.

Diese Umwandlung wird aber scheinbar bei einigen Erklärungsversuchen nicht richtig erkannt, und führt daher zu einer falschen Annahme, die auch in folgendem Abschnitt zum Vorschein kommt:

Und da er Dir nichts Neues verrät, bleibt die
Wahrscheinlichkeit 1/3, dass der Kandidat unter seinem Tor das
Auto findet und 2/3 dass das Auto hinter einem der beiden
anderen Toren steht, von dem jetzt aber nur noch eines in
Frage kommt und das man jetzt wählen sollte.

Hier wird nicht mit Wahrscheinlichkeiten gerechnet, sondern mit Nicht-Wahrscheinlichkeiten. Dabei wird vernachlässigt, dass sich nach dem Öffnen des einen Tores das Wahrscheinlichkeitsexperiment verändert hat.
Zunächst wird die völlig korrekte These aufgestellt, mit 1/3 Wahrscheinlichkeit habe ich das richtige Tor gewählt, also befindet sich der Gewinn mit 2/3-Wahrscheinlichkeit hinter einem der anderen Tore.
Der Fehler liegt nun darin, dass diese gemeinsame 2/3-Wahrscheinlichkeit nach dem Öffnen des einen Tores komplett dem einen verbleibenden (nichtgewählten) Tor zugeschrieben wird.
Wenn wir aber die Wahrscheinlichkeiten der einzelnen Tore betrachten stellen wir aber fest, dass für jedes einzelne Tor eine Trefferwahrscheinlichkeit von 1/3 besteht, somit besteht für das gewählte Tor genauso eine 1/3 Wahrscheinlichkeit, wie für das verbleibende nichtgewählte. Die Gewinnwahrscheinlichkeit ist also für beide Tore gleich groß.

Ja - nur: warum sollte man jetzt von seiner Entscheidung für
Tor 2 abrücken?

Da gibt es IMHO keinen rationalen Grund für. Wenn ein Tor geöffnet wird ist entweder das Experiment beendet (weil dort der Gewinn zum Vorschein kam) oder man hat keine neue Information über die verbleibenden beiden Tore erhalten.
(Dies ändert sich auch nicht dadurch, dass - wie oft erwähnt - die Wahl des Quizmasters von der ursprünglichen Wahl des Kandidaten abhängt. Der Quizmaster kann unabhängig davon ob der Kandidat das Tor mit dem Gewinn oder eine der beiden Nieten gewählt hat _immer_ ein Tor mit einer Niete öffnen. D.h. der Wissensstand danach ist nur, dass man zwei Tore hat, hinter dem sich ein Gewinn verbirgt.)

CU

Stefan

PS: Wenn ich die Zeit dazu finde, werde ich das ganze mal empirisch unter die Lupe nehmen…

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Nein

Hallo,

Wenn also 2 Tore zur Auswahl stehen hat man eine 50:50-Chance
auf das richtige zu tippen. Das bedeutet, die ursprüngliche
1/3 Chance steigt auf eine 1/2 Chance.

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Gewinn hinter dem zuerst gewählten Tor befindet ist 1/3, hinter dem noch verbleibenden Tor
2/3. Somit verdoppelst Du durch Wechseln Deine Gewinnchancen.

Mit vielen Grüßen, Stefanie

Hallo Stefanie!

Die Wahrscheinlichkeit, dass sich der Gewinn hinter dem zuerst
gewählten Tor befindet ist 1/3, hinter dem noch verbleibenden
Tor
2/3.

Genau der letzte Schluß ist eben nicht möglich. Die 2/3-Wahrscheinlichkeit gilt explizit nur für die beiden Tore zusammen. Es ist nicht möglich, nach dem Eliminieren des einen Tores die gemeinsame Wahrscheinlichkeit auf das andere Tor zu übertragen. In dem Moment wo du das eine der beiden nicht gewählten Tore eliminierst, eliminierst du auch deren gemeinsame Wahrscheinlichkeit. Und da der Quizmaster unabhängig von der Wahl des Kandidaten immer eine Niete vorzeigen kann, hat man nach dem Öffnen des Tores nur die Information, dass es zwei Tore gibt, hinter denen sich an unbekannter Stelle ein Gewinn verbirgt. Somit ist die verbleibende Gewinnwahrscheinlichkeit für jedes Tor 1/2.

Gruß

Stefan

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Hallo Stefan,

Genau der letzte Schluß ist eben nicht möglich. Die
2/3-Wahrscheinlichkeit gilt explizit nur für die beiden Tore
zusammen. Es ist nicht möglich, nach dem Eliminieren des einen
Tores die gemeinsame Wahrscheinlichkeit auf das andere Tor zu
übertragen.

Doch, genau das ist möglich. Nicht möglich ist es dagegen, die Wahrscheinlichkeit des zuerst gewählten Tores bei diesem Prozeß zu ändern, denn am 1. Tor ändert sich nichts mehr.

Stelle Dir das Problem mit 3 Kisten vor, anstatt mit 3 Toren. Du wählst eine Kiste, sie wird aus dem Raum getragen. Die Wahrscheinlichkeit, dass sie den Gewinn enthält ist und bleibt nun 1/3.

Mit 2/3 dagegen ist der Gewinn in einer der beiden anderen, die sich jetzt noch im Raum befinden. Durch Öffnen einer davon stellst Du nun fest, ich welcher.

In dem Moment wo du das eine der beiden nicht
gewählten Tore eliminierst, eliminierst du auch deren
gemeinsame Wahrscheinlichkeit. Und da der Quizmaster
unabhängig von der Wahl des Kandidaten immer eine Niete
vorzeigen kann, hat man nach dem Öffnen des Tores nur die
Information, dass es zwei Tore gibt, hinter denen sich an
unbekannter Stelle ein Gewinn verbirgt. Somit ist die
verbleibende Gewinnwahrscheinlichkeit für jedes Tor 1/2.

Das ist falsch. Die Wahrscheinlichkeit des 1. Tores kann sich nicht von 1/3 auf 1/2 verändern, da an diesem Tor schlicht nichts mehr geschieht.
Deine Annahme, dass nach dem Öffnen die verbleibenden Tore gleiche Wahrscheinlichkeiten hätten ist nicht begründbar (und falsch). Sie haben ja eine unterschiedliche Vorgeschichte.

Mit vielen Grüßen, Stefanie

Hallo Stefanie!

Doch, genau das ist möglich.
Nicht möglich ist es dagegen, die
Wahrscheinlichkeit des zuerst gewählten Tores bei diesem
Prozeß zu ändern, denn am 1. Tor ändert sich nichts mehr.

Dann kommt es aber zu einem Widerspruch wenn ich die Wahrscheinlichkeit jedes einzelnen Tores betrachte. Diese beträgt für jedes Tor 1/3. Wenn ich nun ein Tor eliminiere, bleibt die Wahrscheinlichkeit für jedes einzelne Tor immer noch 1/3. Die Wahrscheinlichkeit ist demnach also für beide verbleibende Tore gleich groß.

Genau hier liegt also der Denkfehler: Für jedes Tor besteht eine Wahrscheinlichkeit von 1/3, den Gewinn zu enthalten. Wenn ich also ein Tor wähle besteht zunächst eine Wahrscheinlichkeit von 1/3, dass es den Gewinn enthält, und eine 2/3 Wahrscheinlichkeit, dass der Gewinn in einer der anderen Kisten enthalten ist.
Betrachten wir nun das Tor, welches der Quizmaster nun öffnen wird: Auch auf dieses trifft zu, dass es mit 1/3 Warhrscheinlichkeit den Gewinn enthält, und mit 2/3 Wahrscheinlichkeit der Gewinn in den anderen Toren ist. Wenn ich also das Tor öffne und eine Niete zum Vorschein kommt, dann ist klar, dass sich der Gewinn in einem der verbleibenden Tore befindet, und diese haben die jeweils gleich große Wahrscheinlichkeit von 1/3. Da sich nun niemand mehr für das Geöffnete Tor mit der Niete entscheiden wird, besteht nun die Auswahl zwischen nur noch zwei Toren, die mit jeweils gleich großer Wahrscheinlichkeit nämlich 1/2 den Gewinn enthalten.

Stelle Dir das Problem mit 3 Kisten vor, anstatt mit 3 Toren.
Du wählst eine Kiste, sie wird aus dem Raum getragen. Die
Wahrscheinlichkeit, dass sie den Gewinn enthält ist und bleibt
nun 1/3.

Mit 2/3 dagegen ist der Gewinn in einer der beiden anderen,
die sich jetzt noch im Raum befinden. Durch Öffnen einer davon
stellst Du nun fest, ich welcher.

Gut, und welche der beiden Kisten die nun im Raum sind hat nun die höhere Wahrscheinlichkeit den Gewinn zu enthalten?

Das ist falsch. Die Wahrscheinlichkeit des 1. Tores kann sich
nicht von 1/3 auf 1/2 verändern, da an diesem Tor schlicht
nichts mehr geschieht.

An dem Tor selbst natürlich nicht. Aber das ganze Experiment ist doch von einer 1-aus-3 auf eine 1-aus-2-Entscheidung reduziert worden, daher natürlich auch die veränderte Wahrscheinlichkeit.

Deine Annahme, dass nach dem Öffnen die verbleibenden Tore
gleiche Wahrscheinlichkeiten hätten ist nicht begründbar (und
falsch).

Das gleiche behaupte ich nun von deiner Annahme. Allein durch diese Behauptungen wird weder deine noch meine These richtiger.
Wie wäre es also, wenn wir versuchen, unsere Überlegungen mit empirischen Daten zu stützen?

Sie haben ja eine unterschiedliche Vorgeschichte.

In wiefern haben denn die beiden ungeöffneten Tore eine unterschiedliche Vorgeschichte?

Gruß

Stefan

Erklärungsversuch
Hallo.

PS: Wenn ich die Zeit dazu finde, werde ich das ganze mal
empirisch unter die Lupe nehmen…

Das ist ne gute Idee. Ich hab das Problem auch nie richtig kapiert bis ich es live ausprobiert habe.
Vielleicht schaff ich es ja dich zu überzeugen :wink:

Aaaaalso…Es gibt ja zwei Fälle:

1.Wenn ich nicht wechsle. Dann ist die
Wahrscheinlichkeit zu gewinnen = der Wahrscheinlichkeit von Anfang an RICHTIG getippt zu haben = 1/3
Soweit klar.

  1. Wenn ich wechsle. Dann gewinn ich genau dann, wenn meine erste Wahl falsch war!! (Und das ist der springende Punkt!!) Also:
    Wahrscheinlich zu gewinnen = Wahrscheinlichkeit von anfang an FALSCH getippt zu haben = 2/3.

So gesehen ganz einfach, was?
Gruß
Oliver

Hallo.

PS: Wenn ich die Zeit dazu finde, werde ich das ganze mal
empirisch unter die Lupe nehmen…

Das ist ne gute Idee. Ich hab das Problem auch nie richtig
kapiert bis ich es live ausprobiert habe.
Vielleicht schaff ich es ja dich zu überzeugen :wink:

Jau mach mal. Ich bin auch schon gerade dran das Problem mittels Excel anzugehen.
Wenn du Recht hast, fress ich 'n Besen!

Aaaaalso…Es gibt ja zwei Fälle:

[…]

So gesehen ganz einfach, was?

Jaja, das hab ich jetzt schon einige Male gelesen. Ich behaupte der Fehler liegt darin, dass du mit Nicht-Wahrscheinlichkeiten rechnest, und dabei außer Acht lässt, dass du am Ende gar keine x/3 Wahrscheinlichkeiten mehr hast, sondern nur noch x/2, da du ja nur noch zwei Tore zur Auswahl hast.

Aber egal, mit Thesen und Behauptungen werden wir wohl nicht weiter kommen. Also untersuchen wir’s experimentell.

Irgendwelche Einwände gegen eine Untersuchung per Excel-Spreadsheet? (So wegen Zufallsgenerator etc?)

Ach was, ich mach erstmal, Kritik kannst du ja dann am Ergebnis üben…

CU

Stefan

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Hi Stefan,
Auf die Gefahr hin, dass ich mich wiederhole:
Lies Dir
www.math.tu-cottbus.de/INSTITUT/lsgdi/Krypto2002/kry…
durch.
(Postskript Datei „speichern als“ und dann ausdrucken oder mit ghostview anschauen oder in PDF umwandeln oder … )

Ciao Rossi

Erklärungsversuch, die 2.
Hallo.

Oh Schade… dabei war ich so sicher, dass ich überzeugend war.
Wenn du erlaubst versuch, ich’s nochmal :wink:

Ok… ich bitte dich alles zu vergessen, was du über das Problem gehört hast und schreib doch mal was du ganz konkret an folgender Erklärung auszusetzen hast:

Angenommen ich wechsle: Wann gewinne ich? Ich gewinne, wenn mein erster Tipp falsch war: Wahrscheinlichkeit hierfür = 2/3.
Das stimmt doch! Probier es doch mal aus!

Angenommen ich wechsele nicht: Wann gewinne ich? Ich gewinne, wenn mein erster Tipp richtig war: Wahrscheinlichkeit hierfür = 1/3.

Wenn du darauf antworten solltest, dann geh doch bitte mal auf diese Argumentation richtig ein. Und schreib mir, womit du nicht einverstanden bist.

Gruß
Oliver

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Ich widerrufe alles und behaupte das Gegenteil!
Hallo allerseits!

Versuch macht klug…

So unglaublich es im ersten Moment klingt, es stimmt tatsächlich: Bei dem beschriebenen Versuch verdoppelt man seine Gewinnchancen, wenn man sich für das jeweils andere ungeöffnete Tor entscheidet.

Allerdings natürlich nur dann, wenn folgende Bedingungen mit ins Spiel einfließen:
1: „Der Quizmaster öffnet niemals das Tor mit dem Gewinn“ und
2: "„Der Quizmaster öffnet niemals das Tor, welches der Kandidat gewählt hat“

Die Tragweite dieser beiden Bedingungen bleiben einem wohl leicht verborgen, wenn man’s nicht selber als Wertetabelle programmiert hat…

CU

Stefan

PS: Falls hier jemand etwas Webspace hat, stelle ich das Excel-Spreadsheet gerne zur Verfügung, vielleicht kann man es dann für Ungläubige wie mich in der FAQ verlinken…

Der ‚Bastard Assistent from Hell‘
Hallo Stefan,

Der „Bastard Assistent“ (den Du vielleicht kennst) hat diese Thematik auch schon verarbeitet. Unter:
http://www.fh-ludwigshafen.de/Muellera/bastard/bafh_…

(Ganz witzig zu lesen und es greift Deine Idee auf, das ganze mal zu programmieren.)

In wiefern haben denn die beiden ungeöffneten Tore eine
unterschiedliche Vorgeschichte?

Das ist in dem Übungsblatt, das RoS gepostet hat, ganz gut erklärt.

Und dann hilft noch die Bemerkung von Oliver weiter, sich nicht zu überlegen, mit welcher Wahrscheinlichkeit man gewinnt, sondern mit welcher Wahrscheinlichkeit man verliert.

Aber programmiere es vielleicht wirklich erstmal. Und beachte dabei: Der Quizmaster öffnet nicht irgendeine der 3 Türen, sondern eine der beiden, die Du im 1. Durchgang nicht gewählt hast. Das macht den Unterschied zwischen den beiden verbleibenden Türen am Ende aus.

Mit vielen Grüßen, Stefanie

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HAllo

Dann kommt es aber zu einem Widerspruch wenn ich die
Wahrscheinlichkeit jedes einzelnen Tores betrachte. Diese
beträgt für jedes Tor 1/3. Wenn ich nun ein Tor eliminiere,
bleibt die Wahrscheinlichkeit für jedes einzelne Tor immer
noch 1/3. Die Wahrscheinlichkeit ist demnach also für beide
verbleibende Tore gleich groß.

Das stimmt nicht ganz, weil das Tor das wegfällt davon abhängt, welches ich zu beginn gewählt habe.
Mit größter Wahrscheinlichkeit (nämlich 2/3) war meine erste Wahl falsch. Es bleibt also mit großer Wahrscheinlichkeit (2/3)das falsche und das richtige Tor übrig, wenn nun das eine falsche wegfällt, bleibt eben mit großer Wahrscheinlichkeit (2/3) das ríchtige übrig.

Betrachten wir nun das Tor, welches der Quizmaster nun öffnen
wird: Auch auf dieses trifft zu, dass es mit 1/3
Warhrscheinlichkeit den Gewinn enthält.

Kann es sein, dass wir aneinander vorbeireden? Der Quizmaster öffnet doch das Tor das KEINEN Gewinn enthält. Falls nicht, redest du von einem anderen Problem und ziehe alle meine Postings zu diesem Thema zurück.

Gruß
Oliver

Hallo Oliver!

Angenommen ich wechsle: Wann gewinne ich? Ich gewinne, wenn
mein erster Tipp falsch war: Wahrscheinlichkeit hierfür = 2/3.
Das stimmt doch! Probier es doch mal aus!

Du hast ja so recht! *schäm*
Soeben ist mir ein Licht aufgegangen (s. anderer Thread) - klar, das kann gar nicht anders…
Das Problem liegt einfach in den beiden Bedingungen, die man zu leicht übersieht. Wenn man sich aber diese Bedingungen mal auf der Zunge zergehen läßt, kommt man natürlich genau zu der oben genannten Erkenntnis.

CU

Stefan