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数学与统计 · 2/12

期望值Expected Value

把各种结果按概率加权,比较选择;一次输赢不足以判定决策好坏。

一次失败,足以让一个赛前的选择看起来愚蠢。2015年2月1日,美国格伦代尔,第49届超级碗还剩最后几十秒。海鹰队落后四分,离达阵区只有一码。主教练皮特·卡罗尔选择传球,四分卫拉塞尔·威尔逊出手,却被爱国者队的马尔科姆·巴特勒截球,冠军就此易手。赛后,批评集中在“为什么不跑球”。但评判这个选择,得回到出手之前:两种打法各有多大机会得分,又各有多大机会丢球?截球告诉我们这次发生了什么,却没有给出两种打法的完整胜算。

为什么成立

每种结果都要按发生概率计入

一份有六成机会赚100元、四成机会亏100元的合同,期望净收益是20元。赚钱这一项贡献60元,亏钱这一项贡献负40元;两项相加,就是20元。

数学与统计把这种按概率加权的平均结果称为期望值:

白话说,把每种结果乘以它发生的概率,再全部加起来。这里的 是概率, 是结果。各项结果要互不重叠、涵盖所有情形,概率之和等于1。比较金额时,还要统一期限,并扣掉成本。

概率决定每种结果占多大分量

上面的合同有20元期望收益,意思是盈利与亏损按六比四加权后的平均值为20元。这不是一次签约会拿到的钱:签完只能赚100元或亏100元。赚得多但机会小,与赚得少但机会大,都能放进同一把尺子里比较。

决策用出手前的信息评判

如果另一份合同保证赚10元,在能承受亏损、且以期望净收益为目标时,第一份更值得选。选了第一份却亏钱,不能单凭这次亏损推翻决策;碰巧赚了钱,也不能证明概率估得对。复盘要检查当时的概率依据、遗漏的结果和成本,而不是把已经发生的结果当成事前必然。

出处

期望值来自概率论,早期用于解决赌博中的公平分配。1654年,帕斯卡与费马通信讨论赌局提前结束时如何分奖金:按双方此后获胜的概率分配赌资。1657年,惠更斯在《论赌博中的计算》中系统阐述这类算法,成为概率论的早期基础。

换个领域看

投资

高息也要算违约

高利息只有收得到,才会成为收益。2008年金融危机期间,巴菲特旗下伯克希尔向高盛投资50亿美元,买入年股息率10%的优先股,并获得认股权证。每年5亿美元股息很醒目,但评估这笔交易,还得把高盛违约时的损失与权证的潜在收益放进各自的概率情景里。

技术

修复先看损失

修复顺序可以按预计减少的损失排。值班工程师面对两个故障:一个每天有一成机会中断结账,发生一次损失1万元;另一个每天必定让内部报表晚到,损失200元。前者每天的期望损失是1000元。若修复耗时相同、都能消除故障,先修结账更划算。

个人生活

绕路换来准时

路线可以按平均耗时选择。赶去车站的人有两条路:近路畅通时20分钟,遇上施工则50分钟;施工概率是三成。近路的期望耗时是29分钟,绕路固定25分钟,因此绕路平均更快。若火车30分钟后开,比较还会多一项:近路有三成机会错过车,错过后的损失也要计入。

遇事时问自己

  1. 这个选择有哪些互不重叠的结果,我有没有漏掉损失最大的那一种?
  2. 每种结果的概率根据什么估出,把最没把握的概率调高或调低后,选择会改变吗?
  3. 把成本扣掉、期限统一后,各种结果按概率加总是多少?
  4. 与其他可行选择相比,哪个期望结果更好,最坏结果又是否在我的承受范围内?
  5. 复盘时,我是在检查当时的信息和推理,还是只凭最后的输赢打分?

边界与误用

期望金额适合比较能用同一尺度衡量、损失也承受得起的选择。亏掉养老钱与多赚同样金额,对生活的影响并不对称;有毁灭性后果的方案,先排除再比较平均收益。概率缺乏依据时,精确的小数只会掩盖猜测:把关键概率改成几个有依据的高低估计,检查排序是否改变。最常见的误用,是漏算失败成本,或用一次输赢给决策定性。安全、承诺和尊严等硬约束,也不能靠一笔更高的平均收益抵消。

练一练

一家出版社要翻译一份手册。甲公司报价1.2万元,包修改;乙公司报价8000元,根据同类项目记录,有三成机会需要另付1万元返工,其余情况不加钱。两家最终质量和交付日期相同。出版社付得起返工费,目标是降低平均总支出。

哪种选择理由最站得住?

投资前,林岚根据当时可核查的资料,估计一只基金一年有六成机会净赚40%,四成机会净亏30%;另一项投资一年保证净赚8%。她以平均净收益为目标,能承受亏损,选择了基金。一年后基金亏了30%,朋友说她当初就该选保证收益的那项。

哪种复盘判断最站得住?

周先生住在洪水风险区。可靠资料显示,他家每年有1%的概率严重进水,届时修复要花20万元。保险每年收费3000元,能全额承担修复费。他只有2万元应急存款,也无法借到修复款。他打算取消保险,理由是平均每年损失只有2000元。

他的推理在哪一步出了问题?