漫话概率与Nobel经济学奖.ppt
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1、现代数学概览现代数学概览数学与计算机科学学院数学与计算机科学学院 林火南林火南漫话概率论及其应用漫话概率论及其应用 如如今今,人人们们对对“概概率率”一一词词已已不不在在陌陌生生概概率率论论的的研研究究正正方方兴兴未未艾艾,概概率率论论的的应应用用遍遍及及自自然然科科学学和和人人文文社社会会科科学学的的各各个个领领域域,不不仅仅是是科科学学家家、工工程程师师,而而且且也也是是经经济济学学家家、社社会会学学家家乃乃至至管管理理经经营营人人员员不不可可或或缺缺的的重重要要有有力力工工具具。那那么么,概概率率论论是是一一门门什什么么样样的的学学科科?它它何以产生如此巨大的作用何以产生如此巨大的作用?
2、从若干个例子谈起从若干个例子谈起:例例1 某个单位须拆迁本单位的一个居住某个单位须拆迁本单位的一个居住小区用以建设大型体育设施。为使该小小区用以建设大型体育设施。为使该小区职工尽快搬离拟拆迁楼房区职工尽快搬离拟拆迁楼房,采取以下采取以下“激励激励”措施措施:按照搬离并退房的顺序发放按照搬离并退房的顺序发放号码号码,届时将按照届时将按照该号码该号码依次抽签依次抽签,再根再根据所抽签得到的号码依次挑选安置房。据所抽签得到的号码依次挑选安置房。结果该小区住户争先恐后搬离结果该小区住户争先恐后搬离,争取得到争取得到前面的前面的号码号码,“以免吃亏以免吃亏”。你如何看待这件事你如何看待这件事?、例例2
3、美国的美国的“玛利亚幸运抢答玛利亚幸运抢答”电台一电台一日公布了这样一道题:在三扇门背后日公布了这样一道题:在三扇门背后(比如说比如说1 1号、号、2 2号及号及3 3号号 )藏了两只羊藏了两只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏汽车的与一辆小汽车,如果你猜对了藏汽车的门,则汽车就是你的。现在先让你选择门,则汽车就是你的。现在先让你选择,比方说你选择了比方说你选择了1 1号门。然后主持人打号门。然后主持人打开了另外两扇门中的一扇门开了另外两扇门中的一扇门,让你看清楚让你看清楚这扇门背后是只羊这扇门背后是只羊,接着问你是否想要接着问你是否想要重新选择重新选择?如果再给你一次机会重新选如果再给你一次机会
4、重新选择择,你该采取什么策略更科学你该采取什么策略更科学?在三扇门背后(比如说在三扇门背后(比如说1 1号、号、2 2号及号及3 3号号)藏藏了两只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏汽车了两只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏汽车的门,则汽车就是你的。现在先让你选择,比的门,则汽车就是你的。现在先让你选择,比方说你选择了方说你选择了1 1号门号门。然后主持人打开了一扇然后主持人打开了一扇门,比方说主持人打开门,比方说主持人打开3 3号门号门 ,让你看清楚让你看清楚这这扇门背后是只羊扇门背后是只羊,接着问你是否想要重新选择接着问你是否想要重新选择?如果再给你一次机会重新选择如果再给你一次机会重新选择,你
5、该采取什么你该采取什么策略更科学策略更科学?123 在三扇门背后(比如说在三扇门背后(比如说1 1号、号、2 2号及号及3 3号号)藏了两藏了两只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏有汽车的只羊与一辆小汽车,如果你猜对了藏有汽车的门,则汽车就是你的。现在先让你选择,门,则汽车就是你的。现在先让你选择,比方比方说你选择了说你选择了1 1号门号门。然后主持人打开了其中的一扇门,比方说主持人打开比方说主持人打开3 3号门号门 ,让你看清让你看清楚这扇门背后是只羊楚这扇门背后是只羊,接着问你是否想要重新接着问你是否想要重新选择选择?如果再给你一次机会重新选择如果再给你一次机会重新选择,你该采取你该采取什么策
6、略更科学什么策略更科学?1321 1 只羊只羊例例3 设有三张形状完全相同但所涂颜色不同设有三张形状完全相同但所涂颜色不同的卡片。第一张两是的卡片。第一张两是红色红色,第二张两面都是第二张两面都是黑色黑色,而第三张是一面而第三张是一面红色红色一面一面黑色黑色。将这。将这3 3 张卡片放在帽子里充分混合后张卡片放在帽子里充分混合后,随机地取随机地取一张放在地面上。一张放在地面上。若取出的卡片朝上一面呈若取出的卡片朝上一面呈红色的红色的,那么另一面是黑色的概率是多少那么另一面是黑色的概率是多少?(凭直观往往认为这个凭直观往往认为这个概率概率为为0.5,其实这其实这是一种错觉是一种错觉!)例例4 1
7、)某一天乙见到甲某一天乙见到甲,乙问甲有几个小孩乙问甲有几个小孩?甲回答说有两个。乙再问是否有女孩甲回答说有两个。乙再问是否有女孩?甲回甲回答说有。现在问甲的两个小孩均为女孩的概答说有。现在问甲的两个小孩均为女孩的概率是多少率是多少?(假设每胎生男生女机会相等假设每胎生男生女机会相等)2)某一天乙见到甲牵着一个小女孩某一天乙见到甲牵着一个小女孩,乙问乙问甲有几个小孩甲有几个小孩?甲回答说有两个甲回答说有两个。乙再问这乙再问这是你的小孩吗是你的小孩吗?甲回答说是。现在问甲的另一甲回答说是。现在问甲的另一个小孩也是女孩的概率是多少个小孩也是女孩的概率是多少?你认为这两个概率值相同吗你认为这两个概率
8、值相同吗?从语言角从语言角度看这两段话意思完全一样吗度看这两段话意思完全一样吗?例例5 (血液化验问题血液化验问题)某城市正在开展某种某城市正在开展某种疾病大普查。假定这个城市总人口疾病大普查。假定这个城市总人口N个个,对每对每人收集一份血样。现在有两种方案可以选择人收集一份血样。现在有两种方案可以选择:1)每一份血样化验一次每一份血样化验一次,总共须化验总共须化验N次。次。2)把要化验的血样分组把要化验的血样分组,每每k份血样构成一份血样构成一组组;若某一组血样混合后化验呈阳性若某一组血样混合后化验呈阳性,则对该则对该组的每份血样再化验一次组的每份血样再化验一次,这时该这时该 k 份血份血样
9、化验样化验k+1次次;若某一组血样混合后化验呈阴若某一组血样混合后化验呈阴性性,则该组只须化验一次。则该组只须化验一次。问采用哪个方案更好问采用哪个方案更好?k=?为什么为什么?例例6 具有不对称信息的市场的分析问题具有不对称信息的市场的分析问题:v具有不对称信息的市场在国内的当前阶段具有不对称信息的市场在国内的当前阶段是司空见惯的是司空见惯的:假冒伪劣商品、以次充好和假冒伪劣商品、以次充好和操纵价格操纵价格;价格发生畸变价格发生畸变v人才招聘弄虚作假人才招聘弄虚作假;v保险市场上保险市场上,“高风险高风险”客户隐藏真相。客户隐藏真相。20012001年诺贝尔经济学奖年诺贝尔经济学奖授予授予G
10、 G.AkerlofAkerlof,A.M.Spence,A.M.Spence 和和 J.E.StiglitzJ.E.Stiglitz 2001年诺贝尔经济学奖授予年诺贝尔经济学奖授予George.A.Kerlof(麻省理工博士麻省理工博士,伯克莱分校教授伯克莱分校教授),A.Michael.Spence(哈佛大学博士(哈佛大学博士,斯坦福斯坦福大学教授)大学教授)和和 Joseph,E.Stiglitz(麻省理工博士麻省理工博士,哥伦比亚大学教哥伦比亚大学教授授),以奖励他们对具有不对称信以奖励他们对具有不对称信息市场的分析。息市场的分析。G.A.Kerlof于于1970年提出年提出A.Ke
11、rlof逆向选逆向选择原理择原理(俗称二手车市场论俗称二手车市场论):假设某商品假设某商品(例如,二手车例如,二手车)有劣质品和优有劣质品和优质品两种档次,所占比例分别为质品两种档次,所占比例分别为p 和和 1-p,每个买方对两种档次商品都有共同的估价,每个买方对两种档次商品都有共同的估价,分别为分别为a和和 b;每个卖方对两种档次商品都有每个卖方对两种档次商品都有共同的估价共同的估价,分别为分别为c 和和 d;当然当然 ab且且c c,bd,而劣质品价而劣质品价格定在格定在 a 和和 c 之间之间,优质品价格定在优质品价格定在 b和和c之之间间,买卖就成交买卖就成交.不规范的市场不规范的市场
12、:价格混乱,两种商品价格价格混乱,两种商品价格混为一谈,买方对该类商品的的合理定价混为一谈,买方对该类商品的的合理定价为为两种档次商品的估价平均值两种档次商品的估价平均值,即即m=pa+(1-p)b,这时,这时,cm,劣质品持有者容易以次充好把劣质品持有者容易以次充好把劣质品卖高价,而优质品持有者容易遇到劣质品卖高价,而优质品持有者容易遇到只想以只想以m价格购买者价格购买者,甚至把优质品低价卖甚至把优质品低价卖出出.这样就导致优质品的买卖者纷纷退出该这样就导致优质品的买卖者纷纷退出该市场市场,结果是市场上逐渐只留下卖高价的劣结果是市场上逐渐只留下卖高价的劣质品,即出现质品,即出现“逆向选择逆向
13、选择”现象现象A.M.Spence 1973年提出年提出Spence信号信号示意原理:示意原理:J.E.Stiglitz 1974年提出年提出Stiglitz 信号信号甄别原理:甄别原理:例例赌资分配问题赌资分配问题两个两个赌博水平相当的赌徒在赌博水平相当的赌徒在某某次赌博中约定先胜次赌博中约定先胜S局者赢得赌资,局者赢得赌资,假设现在其中一个人胜了假设现在其中一个人胜了 a (aS)局,局,另一个人胜了另一个人胜了b (bS)局,赌博被迫局,赌博被迫中止,那么赌本如何分配才公平呢中止,那么赌本如何分配才公平呢?甲甲乙乙两两人人乒乒乓乓球球水水平平相相当当,约约定定5 5局局3 3胜胜制制,胜
14、胜者者得得全全部部奖奖金金80008000元元现现因因故故在在甲甲胜胜一一局局后后比比赛赛终终止止,那那么么现现在在该如何分配奖金?该如何分配奖金?授予哈佛大学授予哈佛大学Robert Merton教授和斯坦福教授和斯坦福大学大学Myron Scholes教授教授,以表彰他们与已以表彰他们与已故的故的Fischer Black教授在期权定价理论方教授在期权定价理论方面所作出的杰出贡献面所作出的杰出贡献。Black和和Scholes在在1973年发表在年发表在Journal of Political Economy”上的第一个期权定价上的第一个期权定价模型模型。在随后推广和完善该期权定价的过。在
15、随后推广和完善该期权定价的过程中,程中,Merton教授作出了突出贡献。教授作出了突出贡献。1997年度诺贝尔经济学奖年度诺贝尔经济学奖期权是什么?期权(又叫金融选择权)是一种合约,它承认购买者有权利(而不是义务)买或卖某一确定日期的特定数量的某种基本资产,它是一种颇富灵活性和技巧性的金融风险管理与投资工具,期权交易者常利用期权来减少价格风险或利用价格差异进行套利。期权合约构成的要素权利金:期货期权的价格执行价格:又称履约价格、敲定价格合约到期日:允许执行期权的最后日期期权交易的基本形式1 按期权的权利划分:看涨期权和看跌期权按期权的权利划分:看涨期权和看跌期权 2 2 按交割时间划分:欧式期
16、权和美式期权按交割时间划分:欧式期权和美式期权看涨期权,又称买入期权.看跌期权,又称卖出期权.欧式期权,是指在规定合约到期日方可执行期权.美式期权,是指规定的有效期限内的任何时候都可执行期权.期权定价思想的广泛应用例如定期存款隐含着可以提前支取的期权;公司制企业在破产清算时股东只承担有限债务责任隐含着股东有放弃企业并将部分亏损转移给债权人的期权;各种具有可转换特性的金融工具都隐含着期权;保险费的定价;无形资产评估等等。在所有这些方面,期权定价理论都提供了重要的理论基础。例例期权定价问题期权定价问题无风险证券无风险证券(如债券如债券),即有风险证券有风险证券(如股票如股票),即所谓欧式买入期权是
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