期望值為正的賭場裡,大部分賭客卻都在賠錢!?

期望值為正的賭場裡,大部分賭客卻都在賠錢!?

賭場的收入主要來自賭博的收益,因此賭客在賭場贏錢的期望值通常都是負的。玩得越久,賠得越多。但是期望值並非影響賺賠的唯一因素。很少人知道,在期望值為正的賭場裡大部分的人還是在賠錢。

公平的硬幣卻使人賠錢

首先玩猜硬幣,正面和反面出現的機會各二分之一。起始本金1000元,賭對了可以獲得0.6倍本金,賭錯了只會損失0.5倍本金,因此期望值為1.05倍。讓我們玩四次,結果如下圖:

圖一:完四次猜硬幣的結果。出現正面與反面的機會各二分之一,猜中硬幣可得0.6倍本金,賭錯賠0.5倍本金,期望值為1.05倍。

高達68.75%的人都在賠錢。假設你幸運的成為贏錢的31.25%的人,我也不建議你繼續賭,因為這個分布與持有金無關。如果贏錢的人再賭四次,輸掉獎金加本金的機率也是高達68.75%。所以,不能凡事都只看期望值,分布也是非常重要的。

為什麼還是賠錢?

對於大多數的賭局而言,下注的人可能會贏錢、和局、或是賠錢。和局的機率可以忽略,因為和局不會影響持有金。假設贏錢的機率為$p$、賠錢的機率為$1-p$。每次可能贏得的金額為本金的$r_{1}$倍,也可能輸掉本金的$r_{2}$倍。

以猜硬幣的例子來說,令本金為$1$, $p=0.5$, $r_{1}=0.6$, $r_{2}=0.5$,期望值$E=p \times (1+r_{1}) + (1-p) \times (1-r_{2})=1.05$。如果玩這個遊戲99次,勝利次數對機率的分布圖呈現二項式分布。另外,我們要計算不同勝利次數對獎金的分布圖。從圖二可以發現,至少要贏$59$次才不至於賠錢,但是贏$59$次的機率只有$2.19\%$。

圖二:在99場猜硬幣中至少要勝利幾次才能損益兩平。紅字為不賠錢的最少勝利次數,綠字為至少勝利59次的機率,藍線為勝利次數與持有金的關係,綠線是$1 -$ Binomial distribution。

有趣的是,只要降低下注金額,就可以提高贏錢的機率。以下我逐步從下注$1\%$逐步調升到梭哈($100\%$)並畫成圖三。當賭注很小時,不只期望值大於1,贏錢的機會也大於50%。隨著賭注佔本金的比例增加,贏錢的機會呈現穩定下降,需要的勝利次數也漸漸上升。

圖三:在99場猜硬幣中,不同的下注金額佔本金比例與勝率的關係。當下注金額佔本金的比例越高,贏錢的機率越低。紅字為不賠錢的最少勝利次數,綠字為至少勝利紅字的次數的機率,藍線為勝利次數與持有金的關係,綠線是$1 -$ Binomial distribution。

更不用說一般賭局了,本來期望值就小於1,贏錢的機率更是低得可憐。典型的遊戲,勝率大約是$45\%$,贏了可以拿1倍賭注,輸了則失去賭注。根據上述,令$p=0.45$, $r_{1}=r_{2}=1$,期望值只有$0.9$。賭注佔本金比例與勝率的關係如圖四:

圖四:在99場經典賭局中,不同的下注金額佔本金比例與勝率的關係。當下注金額佔本金的比例越高,贏錢的機率越低。紅字為不賠錢的最少勝利次數,綠字為至少勝利紅字的次數的機率,藍線為勝利次數與持有金的關係,綠線是$1 -$ Binomial distribution。

小結

不只過低的期望值會使賭徒輸光,下大注也會輸光。在賭場之外,人們也常常需要賭一把。如果我將所有的財產押注在高收益的資產,我賺錢的機率能有多高呢?為什麼當沖和槓桿交易總是在股市中賠錢呢?文中的例子都是以零和遊戲舉例,非零和遊戲也有一樣的特色嗎?我很期待各位讀者的答案。

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Yi-Lung Chiu