こんにちはブログ担当のYです。
今回も論理クイズを紹介します。
見えない箱の推測ゲーム

3つの箱があります。
それぞれの箱には、赤いボールまたは青いボールのどちらかが1つ入っています。
どの箱にどちらの色が入るかは、それぞれ50%の確率でランダムです。3人の挑戦者 A・B・C が次のルールで挑戦します。
挑戦者 見える箱 予想する箱 A 箱1・箱2 箱3 B 箱1・箱3 箱2 C 箱2・箱3 箱1 それぞれ自分が見えない箱の中身を「赤」か「青」で予想します。
3人中 2人以上が当てれば成功 です。ただし、ゲーム中は会話禁止。
他の人の予想や結果もわかりません。
話し合えるのは ゲーム前の作戦会議だけ です。さて――
どんな戦略を立てれば、勝利する確率を最大にできるでしょうか?
ヒント
各箱の中身は完全にランダムなので、
1人の挑戦者が単独で当てる確率は常に 50% です。
運任せでは全体の勝率も 50% しかありません。
カギは「3人それぞれが 少しずつ違うルール を使う」ことです。
答え
A:常に赤を予想する
B:箱1と同じ色を予想する
C:箱1と2が同じ色なら青、違う色なら赤と予想する
解説
まず、全員それぞれが適当に答えた場合を考えてみましょう。
適当に答える場合、ボールの色はランダムなので正解する確率は50%です。
全員が適当に答えて、2人以上正解する確率は、2人正解する確率と3人正解する確率を足したものになります。
2人正解する確率 = 1/2 x 1/2 x 1/2 x 3 = 3/8
3人正解する確率 = 1/2 x 1/2 x 1/2 = 1/8
3/8 + 1/8 = 4/8 = 1/2(50%)
このように、全員が適当に答えると勝率は50%になります。
これをできるだけ高くするのが今回の目的です。
ただ、どんな戦略を立てても個人の正解率は50%です。
3つの箱に赤か青のボールを入れる組み合わせは全部で8通りあります。
| 箱1 | 箱2 | 箱3 |
|---|---|---|
| 赤 | 赤 | 赤 |
| 赤 | 赤 | 青 |
| 赤 | 青 | 赤 |
| 赤 | 青 | 青 |
| 青 | 赤 | 赤 |
| 青 | 赤 | 青 |
| 青 | 青 | 赤 |
| 青 | 青 | 青 |
Aさんは箱2と3の中身を見て箱1の中身を予想しますが、箱2と3の中身の組み合わせは4通り(赤:赤、赤:青、青:赤、青:青)ですが、それぞれに対して箱1の中身は赤と青の2通りずつあります。
つまり、最初に戦略を立ててそれを実行すると、正解率は50%になります。
全員の正解率が50%のままでも全体の勝率を上げる方法
どのような戦略を立てても個人の正解率は50%であることがわかりました。
しかし、それでも全体の勝率を上げる方法があります。
まず、全8パターンあり、全員が正解率50%です。
つまり全8パターンに対して正解数の合計は4 x 3で12です。
1パターンあたり、2人が正解すれば勝利です。
ポイントは全員が正解する必要はないことです。
正解数が12しかないのなら、6パターンに対して2人が正解して、残り2パターンは全員不正解するような戦略を立てるのが最適と考えられます。
そうすれば6/8、つまり75%の確率で勝利することができます。
具体的には、AとBだけが正解する問題が2問、AとCだけが正解する問題が2問、BとCだけが正解する問題が2問、だれも正解しない問題が2問のようにする必要があります。
Aの戦略
Aはどのような戦略を取っても正解率は50%です。
なのでできるだけシンプルな戦略にしておきます。
Aの戦略は常に箱3の中身を赤と予想することです。
| Aの予想(箱3) | 正誤 | 箱1 | 箱2 | 箱3 |
|---|---|---|---|---|
| 赤 | ○ | 赤 | 赤 | 赤 |
| 赤 | × | 赤 | 赤 | 青 |
| 赤 | ○ | 赤 | 青 | 赤 |
| 赤 | × | 赤 | 青 | 青 |
| 赤 | ○ | 青 | 赤 | 赤 |
| 赤 | × | 青 | 赤 | 青 |
| 赤 | ○ | 青 | 青 | 赤 |
| 赤 | × | 青 | 青 | 青 |
Bの戦略
Bの戦略はAと少し変える必要があります。
また、AとBが両方正解する問題を2問、どちらも正解しない問題を2問になるような戦略である必要があります。
そこで、Bは箱2のボールの色を箱1のボールの色と同じだと予想します。
| Bの予想(箱2) | 正誤 | 箱1 | 箱2 | 箱3 |
|---|---|---|---|---|
| 赤 | ○ | 赤 | 赤 | 赤 |
| 赤 | ○ | 赤 | 赤 | 青 |
| 赤 | × | 赤 | 青 | 赤 |
| 赤 | × | 赤 | 青 | 青 |
| 青 | ○ | 青 | 赤 | 赤 |
| 青 | ○ | 青 | 赤 | 青 |
| 青 | × | 青 | 青 | 赤 |
| 青 | × | 青 | 青 | 青 |
Cの戦略
Cの戦略を考える上で、AとBの戦略の現状を把握しておく必要があります。
CはAとBが両方正解したパターンは不正解、どちらかだけが正解したパターンは正解、どちらも不正解のパターンは不正解になる必要があります。
| Aの正誤 | Bの正誤 | 箱1 | 箱2 | 箱3 |
|---|---|---|---|---|
| ○ | ○ | 赤 | 赤 | 赤 |
| × | ○ | 赤 | 赤 | 青 |
| ○ | × | 赤 | 青 | 赤 |
| × | × | 赤 | 青 | 青 |
| ○ | ○ | 青 | 赤 | 赤 |
| × | ○ | 青 | 赤 | 青 |
| ○ | × | 青 | 青 | 赤 |
| × | × | 青 | 青 | 青 |
Cは箱2と3の中身を見て、箱1の中身を予想します。
正解する必要があるかどうかと、箱2と3の中身の組み合わせ、箱1の中身をまとめてみましょう。
| AとBの正誤 | Cの正解の必要性 | 箱2と箱3の中身 | 箱1の中身 | Cが予想するべき答え |
|---|---|---|---|---|
| 両方正解 | 必要ない | 赤赤 | 赤 | 青 |
| 片方正解 | 必要 | 赤青 | 赤 | 赤 |
| 片方正解 | 必要 | 青赤 | 赤 | 赤 |
| 両方不正解 | 必要ない | 青青 | 赤 | 青 |
| 両方正解 | 必要ない | 赤赤 | 青 | 赤 |
| 片方正解 | 必要 | 赤青 | 青 | 青 |
| 片方正解 | 必要 | 青赤 | 青 | 青 |
| 両方不正解 | 必要ない | 青青 | 青 | 赤 |
この表を、箱2と3の中身とCが予想するべき答えだけに注目してみてみましょう。
| 箱2と箱3の中身 | Cが予想するべき答え |
|---|---|
| 赤赤 | 青 |
| 赤青 | 赤 |
| 青赤 | 赤 |
| 青青 | 青 |
| 赤赤 | 赤 |
| 赤青 | 青 |
| 青赤 | 青 |
| 青青 | 赤 |
この表から分かるように、Cは箱2と3のボールの色が異なる場合は赤と答え、同じ場合は青と答える必要があります。
以上の3つの戦略を組み合わせることで、個人の正解率は50%のまま、全体の勝率を75%まで上げることができました。
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