每逢重大的運動競賽,常會聽到賠率一詞。網路上也經常有人在問賠率的意義。賠率與機率關係密切,利用機率可解釋賠率,反之,賠率也是解釋機率的方式之一。因此,就讓我們先由賠率討論起。
2006年6月9日至7月9日,在德國舉行4年一度的世界盃足球大賽。這一屆世界盃共有32隊參賽,分成8組, 每組4隊。每組經單循環賽6場,取前兩名進入16強。再經單淘汰產生8強,又單淘汰產生4強。4強捉對廝殺,勝隊爭冠亞軍,敗隊爭季殿軍。全部共比賽64場。每場比賽90分鐘, 在分組賽中可以有平手。進入16強後,若在正規的90分鐘後平手,則延長30分鐘,若再平手,則雙方各罰5球定勝負,這就是扣人心弦的12碼罰球PK(penalty kick)賽。
6月初有份賽前的封王賠率排行榜,6月底產生8強後,又有份新的封王賠率表(依封王賠率大小由小到大的排名前8名)。表中賠率1賠a,有兩種常見的賠法。其中一種是下注1元,若你贏的話給你a元,但不論你輸或贏,這1元都拿不回。另一種是若你贏的話給你a元,且原下注的1元還是你的,若輸的話,則下注的1元被收走。
看了賠率表你會產生什麼心得?首先,賽前所預測的排名並非太離譜。賽前預測的前5名都進入8強,8強中的另3隊原預測是8、9、14名,即使14名也還不算離前8名太遠。賽前預測名次的1、5、4、2、3名,在8強中的名次是1、2、3、4、5名,雖然預測名次不盡然準確,但似乎也相當具有參考價值。依據實際表現及發展(如原來32隊,如今只剩8隊),賠率做了修訂。8強淘汰一半,產生4強,8強封王賠率中的前4名,就有3隊未能進入4強,只有排名第3的德國進入4強。
除了封王賠率外,還有各種賠率,如德國對阿根廷的賠率,其中又分德國贏的賠率、阿根廷贏的賠率,和在正規時間內定輸贏的賠率等等。此外,還有最多進球賠率,一場比賽誰進第一球的賠率等,有各種賭法。
一般而言,賠率過高,賭場(如彩券公司、博奕公司等)覺得划不來,賠率太低,賭客下注意願低,因此賠率會有一合理的平衡點。賭場認為有利可圖,也有夠多的賭客認為合理,這個賠率才有行有市。隨著比賽進行,依球隊的表現,賭客對球隊贏球的機率會隨時重新評估。換句話說,當有新的條件加入時,賠率可能會隨之而變。另外,不同賭場的賭法可能不同,對同一支球隊的賠率,也可能不同。
4強封王賠率排名依序是德國、法國、義大利及葡萄牙。只是德國先敗於賠率較高的義大利隊,法國倒是贏了賠率比他高的葡萄牙。德國及葡萄牙爭季、殿軍,德國獲勝。義法的冠亞軍之戰,則由義大利獲勝。這份4強封王賠率表的順序,其2、4名正確,1、3名則互調。可見以賠率排名預測實際名次,有時準有時不準。
賠率大小究竟與機率有什麼關係?簡單地說,發生的機率愈小,賠率愈高,發生的機率愈大,賠率愈小。開賭場當然要賺錢,所以對賭客而言,賭場裡不會有公正賽局(fair game)。假設是公正賽局,則由賠率如何換算出贏的機率?
公正賽局
何謂公正賽局?這不見得有唯一的答案,因每人心中對公正的看法可能不同。我們就以「期望淨所得是0」當做公正賽局的定義。期望值(expectation或稱expected value, mean)是機率裡一個重要的量,在這裡不下定義,先把它想成是平均好了。先前已對賠率1賠a有兩種常見的賠法做了說明。其一是你得先下注1元,不論你輸或贏,這1元都拿不回。若你賭的那支球隊是1賠a(這裡a≧1才合理),則在公正賽局下,你認為該球隊贏的機率為何?
假設贏的機率是p,且範圍介於0 < p≦1之間,並令X表示每次賭的淨所得。則淨所得X=a-1的機率是p,淨所得X=-1的機率是1-p。所以下式應成立:
p‧(a-1)-(1-p)‧1=ap-1=0
解出p=1/a。即如果是1賠2而且是公正賽局,這球隊贏的機率應該是1/2。A和B兩支球隊比賽,假設沒有和局,又假設A贏的賠率是1賠a,B贏的賠率是1賠b,顯然a與b不會同時都大於2。否則你兩隊各下注1元,付出2元,卻保證所得多於2元,這並不合理。
現考慮第二種賠法。你下注1元,1賠a,表示贏的話給你a元,且原下注的1元還是你的,若輸的話,則下注的1元被收走。這時a便可小於1,即a≧0。仍令X表示每次賭的淨所得,p是贏的機率,則
p‧a-(1-p)‧1=(a+1)p-1=0
解出p=1/(a+1)。第二種情況下的1賠a,與第一種情況下的1賠a+1等價。因此利用第一種情況的結果,也可得p= 1/(a+1)。倘若在第二種情況裡,如果是1賠2,贏的機率是1/3;而第一種情況1賠2,贏的機率是1/2。
反過來看,對第一種情況,若贏的機率是p,則應該是1賠1/p;對第二種情況,若贏的機率是p,則應該是1賠 (1-p)/p。為了能更清楚地解釋,舉兩個例子來說明。
例1:假設你與同學賭巴西贏日本,10賠1。則你認為巴西會贏日本的機率為何?
這是第二種情況的1賠0.1,也是第一種情況的1賠1.1,因此p=1/1.1=10/11。至於巴西輸的機率是1-p=1/11。即巴西贏日本的機率是輸日本的機率的10倍。
例2:在上例中,假設各經過1場與他國的比賽後,巴西隊表現不如預期,日本則後勢被看好。這時你與另一位同學賭巴西贏日本,5賠1。5賠1即1賠0.2,因此巴西贏日本的機率是p=1/1.2=5/6。巴西贏的機率由10/11降為5/6,雖只降了少少的5/66=0.07575……不到一成,但賠率卻由10賠1變成5賠1。
在6月初那份賽前封王賠率表,排名最後的是千里達及托巴哥共和國,是1賠1001.00。預測排名很前面的球隊,雖贏球機率大,但賠率小,賭對了,所獲不多。因此雖然千里達及托巴哥會奪冠的機率很低,仍有人押注,萬一爆出冷門,賭客就大賺了,而賭場不就大賠?
因此,賭場所設計出的賠率,通常對賭徒不是公正賽局,但賭場仍有可能賠錢。盛行於臺灣民間的六合彩,有時會有組頭因不堪大賠而跑路。事實上,若資金不夠大,較易發生賭場破產;資金愈大,賭場撐不下去的機率也就愈低。這方面的討論是屬於機率論裡的破產問題(ruin problem),本文不加詳述。
對一公正賽局,已說明由賠率可以算出贏的機率。但若對某一球隊連續兩屆都奪冠的機率有興趣,則可否由各屆封王的機率求出這個機率呢?答案或許是否定的,因為並不知道兩屆比賽封王事件間的關係。而對於兩個事件,若只知各自發生的機率,而無其他資訊,也就無法求得同時發生的機率了。
法國隊在分組賽中表現並不太好,但進入8強後,卻能贏原先最被看好的巴西隊。球是圓的,事先誰也不敢打包票哪一隊必得冠軍。對即將對抗的兩支球隊,在公正賽局下,如果是勢均力敵,可以認為贏的機率各是1/2。但如果有一隊較強,則其贏的機率p應大於1/2,至於弱的那一隊,贏的機率q應小於1/2,而p+q應為1才有道理,這可能是一般人的認知。
儘管足球迷們對各隊強弱的評估可以不同,但p+q應該是1。也就是雖然人人都可當預言家,誇誇其談各隊贏球機率,但這些機率還是要滿足某些條件,不是可以任意說巴西奪冠機率是0.9,阿根廷奪冠機率是0.5等。對於這部分,再以兩個例子來解釋。
例3:在4強對決前,賭客對媒體報導更加謹慎。因賽前排名1、2名的巴西及阿根廷,在8強賽都被淘汰,跌破賭客們的眼鏡。在4強中,大部分的賭客都看好德國和法國會勝出,兩國分居封王排行榜的1、2名。
報載賭盤開出:德國贏,一萬賠一萬零六百;義大利贏,一萬賠兩萬兩千六百。我們先換算出德國贏是1賠1.06,義大利贏是1賠2.26。則在公正賽局的假設下,德國贏的機率加上義大利贏的機率是
1/1.06+1/2.26=1.385874
兩隊得拚得你死我活,贏的機率相加卻超過1,這是怎麼回事?難不成兩隊向上帝的禱告都能奏效?我們已說過被認為愈容易贏的,賠率便愈小。賭場要賺錢,因此球隊贏球機率被放大了。而賭客要刺激、要豪賭,對不公正的賽局仍可接受。有些被看好的球隊輸球,慘遭民眾辱罵,相信罵人者中有些是因賭輸而生氣的。
賠率低到1賠1.06,表示德國極度被看好,只是在90分鐘正規比賽平手後,在30分鐘延長賽的最後兩分鐘,義大利連進兩球,以2比0擊敗德國。
例4:在4強封王賠率表中,法國排名在義大利之前,但在法、義冠亞軍賽前,較多人看好義大利。知名的博奕公司英國的威廉希爾(William Hill),開出的盤口是義大利勝1賠2.50,平手1賠2.70,法國勝1賠2.80,這是就踢完正規的90分鐘而言。如果你3種可能性都押1元,則最少淨虧0.20元,最多淨虧0.50元,都必然是淨虧,因此大約少有人這樣賭的。至於義大利封王賠率是1賠1.72,優於法國的1賠2.10(沒有平手)。在公正賽局的假設下,前者3種情況的機率和是
1/2.50+1/2.70+1/2.80=1.127513
後者義大利與法國封王機率和是
1/1.72+1/2.10=1.057586
因此第二種賭法似乎對賭客稍有利。
另外也有義大利奪冠11賠8的說法,可看出這是屬於贏的話,所下的賭注仍屬於第二種情況。11賠8即1賠8/11,故贏的機率是
1/(1+8/11)=11/19
對應第一種情況1賠19/11=1.727,與前述1賠1.72接近。也有報載義大利勝1賠1.21,平手1賠1.81,法國勝1賠1.66,這也是屬於第二種情況。對應第一種情況的1賠2.21,1賠2.81,以及1賠2.66。
那次冠亞軍戰在正規的90分鐘結束時,雙方以1比1戰成平手。延長30分鐘,雙方都沒有進球,接著就是PK戰,義大利以5比3擊敗法國。一旦結果揭曉,賽前預測的機率便沒有意義了。
生活即機率
兩百多年前,法國大數學家及天文學家拉普拉斯(Pierre-Simon Laplace, 1749-1827)就已說:「大部分生活中最重要的疑問,都只是機率的問題。」拉普拉斯並未誇大,時至今日,機率論的確已成為幾乎所有科學、工程、醫學、法庭及工業中,極基本且重要的工具。而且如拉普拉斯所指出,人們已習於問「這件事的機率如何?」,而不若以往問「這件事會如何?」。以下列出一些新聞標題做為佐證。
- 怎樣才能提高加薪機率?
- 普通公務員成為部長的機率有多大?
- 研究發現大腿愈粗罹心血管機率愈高。
- 吃排卵藥懷三胞胎機率不到10%。
- 電腦輻射導致癌症的機率提高到45%。
- 吃全素的女性產下雙胞胎的機率約為常人的五分之一。
- 吃蛤蠣吃到紫珍珠的機率是二百萬分之一。
- 姚明表示他參加男籃世錦賽的機率是50%。
- 2102年小行星撞地球的機率有千分之一。
再引用胡適在重印乾隆壬子本《紅樓夢》序裡的一段話供各位參考。
我對容先生說:「凡作考據,有一個重要的原則,就是要注意可能性的大小。可能性(probability)又叫做幾數,又叫做或然數,就是事物在一定情境之下能變出的花樣。把一個銅子擲在地上,或是龍頭朝上,或是字朝上,可能性都是百分之五十,是均等的。把一個不倒翁擲在地上,他的頭輕腳重,總是腳朝下的,故他有一百分的站立的可能性。試用此理來觀察紅樓夢裏寶玉的生年,有二種可能……」
胡適這篇序寫於1927年,距今約80年。雖然文中對機率的用語,以今日觀點並非很精準,不過其依「可能性的大小」來做考據,的確是頗客觀的態度。文學考證要具科學的精神,而「可能性的大小」就是依據之一。
可能性就是機率,但做決策有時並非只依機率值的大小。以賭博為例,前面提及的期望淨所得,也是一種常考量的依據。只是大部分的賭,期望淨所得都是負。以四星彩為例,玩法之一(正彩)是自0000至9999共10,000組有序號碼中,任選一組。若開出的號碼恰好是你所選的,則彩金是投注的5,000倍,無論中或沒中,所下的注當然收不回。中獎機率是1/10,000,只賠5,000倍,要賠10,000倍才是公正賽局,但你也知道很難有這種彩券。雖每100元,期望淨所得是50元,但仍有人願意下注。
每個人對金錢有不同的效益函數(utility function),這函數並非都是金錢的線性函數。有些人不在乎小錢,而想要以簡單且快速的方法得到大錢,這時賭就是方法之一了。有些人希望穩紮穩打,有些人則願意豪賭。高利潤常伴隨高風險,因此變異(variation)大小,也是做決策時會考慮到的。變異是機率論中一項基本的概念。
既然生活中處處充滿著與機率相關的問題,我們有必要對機率論有相當程度的了解,這也是機率論日漸成為大學中許多學系必備知識的主因。