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

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

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
×
×
×
×

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
×
×
×
×

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
×
×
××
×
×
××

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
片方正解必要
片方正解必要
両方不正解必要ない青青
両方正解必要ない赤赤
片方正解必要
片方正解必要
両方不正解必要ない青青

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
青青
赤赤
青青

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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