数学与统计 · 2/12
期望值Expected Value
把各种结果按概率加权,比较选择;一次输赢不足以判定决策好坏。
一次失败,足以让一个赛前的选择看起来愚蠢。2015年2月1日,美国格伦代尔,第49届超级碗还剩最后几十秒。海鹰队落后四分,离达阵区只有一码。主教练皮特·卡罗尔选择传球,四分卫拉塞尔·威尔逊出手,却被爱国者队的马尔科姆·巴特勒截球,冠军就此易手。赛后,批评集中在“为什么不跑球”。但评判这个选择,得回到出手之前:两种打法各有多大机会得分,又各有多大机会丢球?截球告诉我们这次发生了什么,却没有给出两种打法的完整胜算。
为什么成立
每种结果都要按发生概率计入
一份有六成机会赚100元、四成机会亏100元的合同,期望净收益是20元。赚钱这一项贡献60元,亏钱这一项贡献负40元;两项相加,就是20元。
数学与统计把这种按概率加权的平均结果称为期望值:
白话说,把每种结果乘以它发生的概率,再全部加起来。这里的 是概率, 是结果。各项结果要互不重叠、涵盖所有情形,概率之和等于1。比较金额时,还要统一期限,并扣掉成本。
概率决定每种结果占多大分量
上面的合同有20元期望收益,意思是盈利与亏损按六比四加权后的平均值为20元。这不是一次签约会拿到的钱:签完只能赚100元或亏100元。赚得多但机会小,与赚得少但机会大,都能放进同一把尺子里比较。
决策用出手前的信息评判
如果另一份合同保证赚10元,在能承受亏损、且以期望净收益为目标时,第一份更值得选。选了第一份却亏钱,不能单凭这次亏损推翻决策;碰巧赚了钱,也不能证明概率估得对。复盘要检查当时的概率依据、遗漏的结果和成本,而不是把已经发生的结果当成事前必然。
出处
期望值来自概率论,早期用于解决赌博中的公平分配。1654年,帕斯卡与费马通信讨论赌局提前结束时如何分奖金:按双方此后获胜的概率分配赌资。1657年,惠更斯在《论赌博中的计算》中系统阐述这类算法,成为概率论的早期基础。
换个领域看
投资
高息也要算违约
高利息只有收得到,才会成为收益。2008年金融危机期间,巴菲特旗下伯克希尔向高盛投资50亿美元,买入年股息率10%的优先股,并获得认股权证。每年5亿美元股息很醒目,但评估这笔交易,还得把高盛违约时的损失与权证的潜在收益放进各自的概率情景里。
技术
修复先看损失
修复顺序可以按预计减少的损失排。值班工程师面对两个故障:一个每天有一成机会中断结账,发生一次损失1万元;另一个每天必定让内部报表晚到,损失200元。前者每天的期望损失是1000元。若修复耗时相同、都能消除故障,先修结账更划算。
个人生活
绕路换来准时
路线可以按平均耗时选择。赶去车站的人有两条路:近路畅通时20分钟,遇上施工则50分钟;施工概率是三成。近路的期望耗时是29分钟,绕路固定25分钟,因此绕路平均更快。若火车30分钟后开,比较还会多一项:近路有三成机会错过车,错过后的损失也要计入。
遇事时问自己
- 这个选择有哪些互不重叠的结果,我有没有漏掉损失最大的那一种?
- 每种结果的概率根据什么估出,把最没把握的概率调高或调低后,选择会改变吗?
- 把成本扣掉、期限统一后,各种结果按概率加总是多少?
- 与其他可行选择相比,哪个期望结果更好,最坏结果又是否在我的承受范围内?
- 复盘时,我是在检查当时的信息和推理,还是只凭最后的输赢打分?
边界与误用
期望金额适合比较能用同一尺度衡量、损失也承受得起的选择。亏掉养老钱与多赚同样金额,对生活的影响并不对称;有毁灭性后果的方案,先排除再比较平均收益。概率缺乏依据时,精确的小数只会掩盖猜测:把关键概率改成几个有依据的高低估计,检查排序是否改变。最常见的误用,是漏算失败成本,或用一次输赢给决策定性。安全、承诺和尊严等硬约束,也不能靠一笔更高的平均收益抵消。
练一练
一家出版社要翻译一份手册。甲公司报价1.2万元,包修改;乙公司报价8000元,根据同类项目记录,有三成机会需要另付1万元返工,其余情况不加钱。两家最终质量和交付日期相同。出版社付得起返工费,目标是降低平均总支出。
哪种选择理由最站得住?
8000元是更常见的账单,容易成为比较基准。但三成返工机会也占一份成本,算账时把它漏掉了。
8000元基础费用,加上三成的1万元返工费,得到1.1万元。按题目给定的目标,乙比甲少支出1000元。
最高账单很醒目,固定报价也让人安心。但只看返工时的价格,漏掉了七成无需返工的情况。
把两种账单相加再除以二,是熟悉的平均算法。但两种情况的机会分别是七成和三成,分量并不相同。
乙有七成机会付8000元,三成机会付1.8万元,按各自概率加权后是1.1万元。这个数用来比较选择;实际结账仍会落在两种账单中的一种。
投资前,林岚根据当时可核查的资料,估计一只基金一年有六成机会净赚40%,四成机会净亏30%;另一项投资一年保证净赚8%。她以平均净收益为目标,能承受亏损,选择了基金。一年后基金亏了30%,朋友说她当初就该选保证收益的那项。
哪种复盘判断最站得住?
原估计给出的平均净收益是12%,高于8%。复盘的重点是当时的估计依据、结果范围和成本是否完整。
亏损会让人怀疑原来的估计,这种反应很自然。但四成亏损机会本就包含这次结果,概率估计的质量要回到资料和方法上检查。
实际收益相差很大,很容易让人回头改判。但这把事后已知的结果,放进了事前尚未揭晓的选择。
按原估计,基金确实更有吸引力。但明年的判断要纳入新的经营情况和市场信息,过去的概率需要重新核对。
六成乘40%,再加四成乘负30%,得到12%的平均净收益,支持当时选择基金。复盘要还原出手前的信息,下一次投资则要更新信息;这次亏损是两者都需要检查的一条线索。
周先生住在洪水风险区。可靠资料显示,他家每年有1%的概率严重进水,届时修复要花20万元。保险每年收费3000元,能全额承担修复费。他只有2万元应急存款,也无法借到修复款。他打算取消保险,理由是平均每年损失只有2000元。
他的推理在哪一步出了问题?
长期居住确实会增加遇到洪水的机会。但眼前的关键是一次进水就付不起修复款,多年总额没有解决这个问题。
拆成每天看,似乎能把风险算得更细。但风险和保费都已按一年计算,换个单位仍然面对同一笔修复款。
自家记录听起来更贴近实际。但低概率事件常会连续多年不发生,短短几年的记录容易让人低估风险。
2000元算得对,但严重进水时要一次支付20万元。先保住修复房屋的能力,再比较各个方案的平均支出。
平均损失适合比较支出,却替代不了灾后需要立即拿出的现金。周先生可以比较保险与其他保障方案,检查它们能否及时覆盖修复款,再比较价格。