Porta dos Desesperados

  • Atrás de uma delas há um bom prêmio e atrás das outras duas não há nada.
  • O apresentador pede que você escolha uma das 3 portas.
  • Após a sua escolha, ele mostra uma porta que está vazia pra você. Então ele pergunta se você quer trocar a sua porta pela outra que restou.

Porta dos Desesperados

Qual a melhor estratégia?

Trocar ou ficar com a primeira escolha?

Há alguma diferença?

Comparando as duas estratégias através da repetição do experimento aleatório

Experimentos 2S - 2015 - ME414C

A seguir apresentamos os resultados obtidos durante a aula:

Trocou?/Ganhou? n s
n 10 3
s 10 17

\[ P(ganhou|troucou) = 0.63\]

\[ P(ganhou|naotrocou) = 0.23\]

Entre os participantes que escolheram a estratégia de trocar de porta, temos que 63% saíram vencedores.

Já entre os que escolheram não trocar, temos que 23% venceram.

Simulação computacional: comparando as duas estratégias

O experimento foi repetido poucas vezes.

O ideal seria repetirmos muitas vezes e observarmos a proporção de vencedores para cada estratégia ao final das repetições. Quanto seria "muitas vezes"?

Algo perto de infinito!

Como temos tempo e bombons finitos, podemos fazer uma simulação da "Porta dos Desesperados", através de um programa de computador.

O código a seguir apresenta a simulação de 10000 programas da "Porta dos Desesperados".

n=10000
resultadoQuandoNaoTroca <- c()
resultadoQuandoTroca <- c()
portas <- c("A","B","C")
for (i in 1:n)
  {
  portapremio <- sample(portas,size=1) # número da porta com o prêmio, escolhida ao acaso pela produção do programa
  portaescolhida <- sample(portas,size=1) # número da porta escolhida ao acaso pelo participante
  portaslivres <- portas[portas != portaescolhida & portas !=portapremio]
  ApresentadorMostra <- sample(portaslivres,size=1) # porta mostrada pelo apresentador, escolhida ao acaso entre as portas vazias disponíveis.
  trocouPorta <- portas[portas != portaescolhida & portas !=ApresentadorMostra] # indica a porta escolhida após a troca
  resultadoQuandoNaoTroca[i] <- ifelse(portaescolhida==portapremio,"ganhou","perdeu")
  resultadoQuandoTroca[i] <- ifelse(trocouPorta==portapremio,"ganhou","perdeu")
  }

proporcaoManteveGanhou <- mean(resultadoQuandoNaoTroca=="ganhou")
proporcaoTrocouGanhou <- mean(resultadoQuandoTroca=="ganhou")

Resultados da simulação

Em 10^{4} vezes:

Estratégia não trocar de porta: ganha 33.41% das vezes.

Estratégia trocar de porta: ganha 66.59% das vezes.

Portanto, a estratégia trocar de porta é a que tem maior chance de ganhar.

Comparando as duas estratégias através da Teoria da Probabilidade

Comparando as duas estratégias através do Teorema de Bayes

Relembrando: partição do espaço amostral

Dizemos que os eventos \(B_1, B_2, \ldots, B_k\) formam um partição do espaço amostral \(\Omega\) se são mutuamente exclusivos e a união é \(\Omega\).

Teorema das probabilidades totais:

\[P(A)=\sum_{i=1}^kP(A\mid B_i)P(B_i)\]

Teorema de Bayes:

\[P(B_i\mid A)=\frac{P(A\mid B_i)P(B_i)}{\sum_{i=1}^kP(A\mid B_i)P(B_i)}\]

Para avaliar qual a melhor estratégia, temos também a opção de fazer os cálculos através do Teorema de Bayes.

Suponha o seguinte cenário (sem perda de generalidade): o jogador escolhe a porta número 1. Considere os eventos:

  • \(A_1\): prêmio está na porta 1.
  • \(A_2\): prêmio está na porta 2.
  • \(A_3\): prêmio está na porta 3.
  • \(O\): apresentador abre a porta 3.

Temos que:

  • \(P(A_1)=P(A_2)=P(A_3)=\frac{1}{3}\).

  • \(P(O\mid A_1)=\frac{1}{2}\).

  • \(P(O\mid A_2)=1\).

  • \(P(O\mid A_3)=0\).

A probabilidade do prêmio estar na porta 1 (porta escolhida pelo jogador), dado que o apresentador mostra a porta 3:

\(P(A_1 \mid O)=\frac{P(O\mid A_1)P(A_1)}{P(O\mid A_1)P(A_1)+P(O\mid A_2)P(A_2)+P(O\mid A_3)P(A_3)}=\frac{\frac{1}{2}\times \frac{1}{3}}{\frac{1}{2}\times\frac{1}{3}+1\times\frac{1}{3}+0\times\frac{1}{3}}\)

A probabilidade do prêmio estar na porta 2 (ou seja, se o jogador trocasse do porta, venceria), dado que o apresentador mostra a porta 3:

\(P(A_2 \mid O)=\frac{P(O\mid A_2)P(A_2)}{P(O\mid A_1)P(A_1)+P(O\mid A_2)P(A_2)+P(O\mid A_3)P(A_3)}=\frac{1\times \frac{1}{3}}{\frac{1}{2}\times\frac{1}{3}+1\times\frac{1}{3}+0\times\frac{2}{3}}\)

Portanto, se o jogador escolhe a porta 1 e não troca, a probabilidade de vencer o prêmio é \(1/3\). Se o jogador escolhe a porta 1 e troca, a probabilidade de vencer o prêmio é \(2/3\).

Slides produzidos pelos professores:

  • Samara Kiihl

  • Tatiana Benaglia

  • Benilton Carvalho