#025. 博弈二:破产、复注与下注尺度

博弈论板块知识地图:本章聚焦破产概率、复注与下注尺度的定量工具

#学习目标:同一局游戏,三种命运

设想一个五五开的公平赌局,你押 1 元。问三个不同的问题,会得到三个截然不同的答案。「玩很多局的平均结果是什么?」——期望口径:不赚不亏,每局期望变化为零。「你先输光(或先翻倍)的概率是多少?」——首达口径:取决于你和对手的资本比,资本少的一方先出局风险大得多。「长期复利下你的财富会怎样?」——增长口径:若每局押上全部身家,期望财富原地膨胀,但中位数财富步步归零。量化面试的博弈后半场,就是考你能不能在三种口径之间自由切换,并说清每个口径对「该怎么下注」的含义。

本章工具与前章的衔接:多重重掷的最优停止是024 章价值函数的直接延伸;破产概率的推导是014 章首达时间的第一步分析(first-step analysis)换了一个边界条件;Kelly 尺度与均值—中位数分裂则延续011 章关于几何平均的讨论,并通向037 章夏普比率的年化口径。

首达概率

财富是随机游走,问「先碰到哪面墙」。公平局里碰上墙的概率等于起点到墙的距离占比,与中途怎么波动无关。

Kelly 尺度

按财富比例下注时,长期增长由 \(\mathbb{E}[\ln g]\) 决定;最大化它给出的注码比例,既不是零也不是全押。

均值—中位数分裂

全押三倍或归零:期望财富每局乘 1.5,中位数却指数归零——「平均赚钱、典型破产」可以同时成立。

#知识点一:赌徒破产与首达概率

赌徒破产(gambler's ruin)的标准设定:你的财富在整数格点 \(\{0, 1, \dots, N\}\) 上随机游走,每步以概率 \(p\) 加 1、概率 \(q = 1-p\) 减 1,撞上 0(破产)或 \(N\)(达标)即停。记 \(u_{i}\) 为从 \(i\) 出发最终破产的概率。对停时的第一步分析(first-step analysis)给出递推:

\[ u_{i} = p\,u_{i+1} + q\,u_{i-1}, \qquad u_{0} = 1, \quad u_{N} = 0 \]

怎么读:从 \(i\) 出发先走一步,到 \(i+1\) 或 \(i-1\) 后问题重启——这就是014 章的期望递推,只是解的对象从期望变成了概率。公平局(\(p = q = \tfrac12\))时猜线性解 \(u_{i} = A + Bi\),代回得二阶差分为零,边界条件定出:

\[ u_{i} = 1 - \frac{i}{N} \qquad (p = \tfrac12) \]

怎么读:公平局里你的破产概率只由「距离比」决定——资本 \(i\) 对总盘 \(N\)。你 2 对庄家 1,总盘 3,破产概率 \(1 - \tfrac23 = \tfrac13\);反过来庄家破产概率 \(\tfrac23\)。资本优势直接兑换成存活优势,与中途路径无关。不公平局(\(p \ne \tfrac12\))时解是几何形的:

\[ u_{i} = \frac{(q/p)^{i} - (q/p)^{N}}{1 - (q/p)^{N}} \]

怎么读:吃亏方(\(p \lt \tfrac12\),即 \(q/p \gt 1\))的破产概率被指数放大,而且 \(N\) 越大越惨——小注慢慢磨只会让大数定律把负期望坐实。这条公式是本章例题 3(不利局策略)与例题 6(年度亏损概率)的共用引擎。

公平不等于对半

公平局的「公平」只保证期望不变,不保证双方胜负对半:资本悬殊时,小资本方先破产的概率远大于一半。赌场对散户的优势一半来自正期望,另一半来自「对手盘无限深」——首达公式把这句行业俗语变成了两条边界条件。

#知识点二:对数效用、Kelly 与均值—中位数分裂

当注码按财富比例 \(f\) 下注时,财富的演化是乘性的:赢则乘 \(1 + bf\)(净赔率 \(b\),即赢进注金的 \(b\) 倍),输则乘 \(1 - f\)。\(n\) 局后:

\[ W_{n} = W_{0}\,(1+bf)^{S_{n}}\,(1-f)^{\,n - S_{n}} \]

怎么读:\(S_{n}\) 是赢的局数。取对数后乘法变加法,\(\ln W_{n} = \ln W_{0} + S_{n}\ln(1+bf) + (n - S_{n})\ln(1-f)\)——财富对数是赢局计数的线性函数,而 \(S_{n}\) 由大数定律收敛到 \(np\)。于是每局的渐近增长率是确定性常数:

\[ g(f) = p\ln(1+bf) + q\ln(1-f) \]

最大化 \(g(f)\):一阶条件 \(\tfrac{pb}{1+bf} = \tfrac{q}{1-f}\) 解出凯利公式(Kelly criterion):

\[ f^{*} = \frac{pb - q}{b} \]

怎么读:分子是「每 1 元注金的期望净赔率」,除以赔率 \(b\) 得到应押的财富比例。三倍或归零(赢时注金变三倍,\(b=2\),\(p=q=\tfrac12\))给出 \(f^{*} = \tfrac14\)。均值—中位数分裂由此一目了然:期望财富每局乘 \(p(1+bf)+q(1-f)\)(三倍或归零里 \(f=1\) 时为 1.5),可以大于 1 且随 \(n\) 指数膨胀;但中位数财富由 \(g(f)\) 的符号决定——\(g(f) \lt 0\) 时中位数指数归零,\(g(f) \gt 0\) 时指数增长,临界点在 \(g(f)=0\)。两个口径可以长期反向,这是复注类题的核心考点。

对数增长率:\( g(f) = p\ln(1+bf) + q\ln(1-f) \),凹函数,唯一最大值在 \(f^{*}\)。

中位数增长条件:\( g(f) \gt 0 \) 当且仅当 \( (1+bf)^{p}(1-f)^{q} \gt 1 \);三倍或归零的临界注 \(f = \tfrac12\),超过它中位数开始衰减。

风险偏好:风险厌恶者押「分数 Kelly」(如 \(f^{*}\) 的一半)换取更平滑的路径;风险偏好者押向 \(f=1\) 换取最高期望——代价是破产概率趋近 1。

为什么最大化的是对数

两个理由:其一,长期财富几乎必然按 \(\exp(n g(f))\) 走(大数定律),最大化 \(g\) 就是最大化「几乎每个人」的真实年化收益;其二,对数效用的边际递减天然编码「破产无限疼」——\(f=1\) 时 \(\ln(1-f) = -\infty\),任何正概率的归零都不可接受,这正是风控的第一性原则。

#例题详解一:三次掷骰的最优停止

例题 1:你可以掷骰子最多三次(初始一掷加最多两次重掷),必须接受最后一次的点数作为奖金。最优策略与期望价值是多少?追问:三颗骰子取最大值的游戏你愿意付更多还是更少?「付 100 倍玩一把」与「付 1 倍玩 100 把」你选哪个?

建模。记 \(V_{k}\) 为还剩 \(k\) 次掷骰机会时的期望价值(024 章的递推在这里连算三层)。边界 \(V_{0}\) 不存在——必须掷——所以从「最后一掷」起算:最后一掷的期望是 \(V_{\text{末}} = 3.5\)。倒数第二掷:收下 \(x\) 或放弃换最后一掷(价值 3.5);倒数第三掷同理。

推导。倒数第二掷(还剩两次机会时的这一掷,收下 \(x\) 或放弃去拿最后一掷的 3.5):

\[ V = \mathbb{E}[\max(X,\, 3.5)] = \frac{3.5+3.5+3.5+4+5+6}{6} = 4.25 \]

阈值:掷出 4、5、6 收下,1、2、3 重掷。最外层(还可掷三次):

\[ V_{3} = \mathbb{E}[\max(X,\, 4.25)] = \frac{4 \times 4.25 + 5 + 6}{6} = \frac{28}{6} = \frac{14}{3} \approx 4.67 \]

阈值升到 5:掷出 5、6 收下,其余重掷。答案:前两次机会里掷出 5、6 即停,最后一次无条件接受;期望价值 \(\tfrac{14}{3} \approx 4.67\) 元。剩余机会越多越挑剔,这正是 024 章单调性的具象化。

追问一:三颗取最大。\(\mathbb{E}[\max(X_{1},X_{2},X_{3})] = \sum_{k=1}^{6} \Pr[\max \ge k] = \sum_{k=1}^{6}\left(1 - \left(\tfrac{k-1}{6}\right)^{3}\right) = 6 - \tfrac{225}{216} = \tfrac{1071}{216} \approx 4.96\) 元。4.96 大于 4.67,三颗取最大值更多,应付更多。有趣的是它甚至略高于「四次重掷选择权」的价值(\(\tfrac{89}{18} \approx 4.94\)):一次看三颗的信息结构比四次顺序决策还略胜——顺序决策的价值被「必须接受最后一掷」的规则压低。

追问二:100 倍一把对 1 倍一百把。期望上两者完全相同(期望的线性性:\(100 \times \mathbb{E}[\text{一把}] = \mathbb{E}[100 \text{ 把总和}]\times\) 对应倍数)。差别全在方差:一把 100 倍的标准差是 100 倍单局标准差,一百把 1 倍的标准差只有 \(\sqrt{100} = 10\) 倍——集中下注的波动是分散下注的 10 倍。风险中性者无所谓;任何风险厌恶者选一百把(大数定律把结果收拢到期望附近);风险偏好者才选一把。若是收费入场且期望为负,则玩得越多期望亏损越大,答案反转为一把(少输)或干脆不玩。

检验。价值序列 \(3.5 \lt 4.25 \lt 4.67 \lt 4.94 \lt \cdots \lt 6\) 单调上升趋于 6,符合「机会越多价值越高、但增益递减」。阈值序列 \(3.5 \to 4.25\)(4 为界)\(\to 4.67\)(5 为界)同样单调上升,交叉验证递推没串层。

面试怎么讲。从里往外报三层:最后一掷 3.5;倒数第二层阈值 4、价值 4.25;最外层阈值 5、价值 \(\tfrac{14}{3} \approx 4.67\)。两个追问各一句话:三颗取最大 4.96 更贵;期望相同时比方差,风险厌恶选分散。把三个数字(4.25、4.67、4.96)背熟,这题的三段追问就都接得住。

#例题详解二:破产概率与冲关策略

例题 2:每局付 1 英镑掷一枚公平硬币,正面赢 1 英镑、反面输掉 1 英镑注金。你带 2 英镑,庄家(我)只有 1 英镑,一方归零即停。我把你打到破产的概率是多少?

建模。每局你的财富 ±1,总盘固定为 \(2+1 = 3\) 英镑;你的财富在 \(\{0,1,2,3\}\) 上做公平随机游走,0 为你破产、3 为我破产。要的是从 \(i=2\) 出发先碰 0 的概率——标准赌徒破产。

推导。令 \(u_{i}\) 为你在财富 \(i\) 处的破产概率:

\[ u_{i} = \tfrac12 u_{i-1} + \tfrac12 u_{i+1}, \qquad u_{0}=1,\; u_{3}=0 \]

递推的通解是线性函数 \(u_{i} = A + Bi\)(代回验证:\(A + Bi = \tfrac12(A+Bi-B) + \tfrac12(A+Bi+B)\) 恒成立)。边界条件:\(A = 1\)、\(A + 3B = 0\),得 \(B = -\tfrac13\):

\[ u_{2} = 1 - \tfrac{2}{3} = \tfrac{1}{3} \]

我把你打破产的概率是 1/3;你把我打破产的概率是 2/3——资本优势以 2:1 直接兑换成胜率优势。

检验。用一般公式 \(u_{i} = 1 - \tfrac{i}{N}\) 复核:\(i=2, N=3\),同样得 \(\tfrac13\)。另一条独立路径:公平随机游走从 2 出发,首达 \(\{0,3\}\) 的分布满足马尔汀格尔(鞅,martingale)论证 \(\mathbb{E}[\text{终态}] = 2 = 3 \times \Pr[\text{达 3}]\),得 \(\Pr[\text{达 3}] = \tfrac23\),破产概率 \(\tfrac13\)——两条路都通。边界直觉:你资本翻我,输的却是你的概率只有一半不到,说明「公平赌局 + 深口袋」就是结构性优势。

面试怎么讲。「总盘 3 英镑的公平破产问题:\(u_i = \tfrac12 u_{i-1} + \tfrac12 u_{i+1}\),线性解配边界 0 和 3,从 2 出发破产概率 \(\tfrac13\)。」加一句延伸:「若局不公平(比如你胜率 48%),解变成几何形 \(\frac{(q/p)^i - (q/p)^N}{1-(q/p)^N}\),我的胜率会显著高于 \(\tfrac13\)——负期望下没有资金管理能救你。」这句直接把话头递给下一题。

例题 3:你有 10 美元,必须博到 100 美元。每局五五开:赢则注金翻倍、输则注金归零。注额只能固定为 10 美元、1 美元或 0.01 美元之一,你选哪个?若胜率改为 40/60(赢 40%),你换策略吗?

建模。财富过程是公平随机游走(例题 2 的机制),目标从 10 到 100。关键工具是鞅的可选停止(optional stopping):公平局里财富是无界时间内停在 \(\{0, 100\}\)(或附近)的鞅,终态期望等于起点。设 \(P\) 为成功概率、终态财富至多 100 美元(不溢出目标),则 \(100P \le 10\),即:

\[ P \le \frac{10}{100} = \frac{1}{10} \]

而且任何「不冲过头」的策略都能取到等号——粗注细注在概率上没有差别。三种注额逐一算:10 美元注是 11 格公平破产(\(0,10,\dots,100\)),\(P = \tfrac{1}{10}\);1 美元注是 101 格,\(P = \tfrac{10}{100} = \tfrac{1}{10}\);0.01 美元注是 10001 格,仍是 \(\tfrac{1}{10}\)。公平局:三个选项胜率全等,均为 1/10。选大注的唯一实际收益是省时间(平均局数与注额成反比)。要警惕的是「全押」:10→20→40→80 之后若押满 80,赢则 160(溢出浪费、按 100 计已达标)、输则归零,溢出的那部分期望被白白扔掉,胜率降到 \(\tfrac{10}{160} = \tfrac{1}{16}\)——公平局里唯一的错误是冲过头

推导(40/60 不利局)。负期望下公式换成几何形(\(q/p = 1.5\)),小注的灾难性立刻显形:1 美元注(\(N=100\) 格)的成功率为 \(\frac{1-1.5^{10}}{1-1.5^{100}} \approx \frac{57}{4 \times 10^{17}}\),约 \(10^{-16}\);0.01 美元注更接近零。10 美元注 + 大胆下注(bold play,能押多大押多大、但不冲过 100)则用小递推:以 10 美元为单位,状态 \(1,\dots,10\),从 \(w\) 押 \(\min(w, 10-w)\):

\[ f(1)=0.4f(2),\quad f(2)=0.4f(4),\quad f(4)=0.4f(8),\quad f(8)=0.4+0.6f(6),\quad f(6)=0.4+0.6f(2) \]

联立解得 \(f(2) \approx 0.109\),\(f(1) \approx 0.043\)。不利局:改选 10 美元大注加大胆下注,成功率约 4.3%,比小注高出十五个数量级。原理:负漂移下每多玩一局都在向大数定律交税,唯一的活路是缩短游戏——这也是赌场限额的反面:限制你的注额上限,就是逼你「磨」,磨就是输。

检验。公平局答案 \(\tfrac{1}{10}\) 与例题 2 的 \(\tfrac{i}{N}\) 口径一致;全押冲过头的 \(\tfrac{1}{16}\) 小于 \(\tfrac{1}{10}\),验证「溢出即浪费」。不利局方向检验:所有口径的成功率都低于公平局的 \(\tfrac{1}{10}\),且注越细成功率单调趋零,符合几何公式在 \(q/p \gt 1\)、\(N \to \infty\) 时的行为。

面试怎么讲。「公平局里可选停止定理钉死成功率就是 10/100,三种注额等价,区别只是耗时——所以随便选,或者选大注省时间;唯一的禁忌是冲过 100 浪费溢出。改成 40/60,答案完全反过来:小注让负期望被大数定律坐实、破产概率趋于 1,必须选 10 美元大注大胆下注,成功率约 4%。」一段话讲完两个世界,这题就到位了。

#例题详解三:下注尺度与期望陷阱

例题 4(开放讨论):三倍或归零——每局押上资本的一部分 \(f\),50% 概率注金变三倍(即净赚 \(2f\) 倍资本)、50% 概率注金归零。\(n\) 局后期望收益是多少?你会怎么下注?风险厌恶与风险偏好者的玩法有何不同?

建模。每局财富乘 \(1+2f\)(概率 \(\tfrac12\))或 \(1-f\)(概率 \(\tfrac12\)),是知识点二的乘性随机游走,\(b=2\)、\(p=q=\tfrac12\)。三个问题分别对应期望、增长率、风险偏好三层。

推导。期望收益:每局期望乘子 \(\tfrac{1}{2}(1+2f)+\tfrac{1}{2}(1-f) = 1+\tfrac{f}{2}\),独立相乘:

\[ \mathbb{E}[W_{n}] = W_{0}\left(1+\tfrac{f}{2}\right)^{n} \]

对一切 \(f \gt 0\) 期望都指数增长,\(f=1\)(全押)时期望最大:\(\mathbb{E}[W_{n}] = 1.5^{\,n} W_{0}\)。最优下注(长期典型财富)来自 \(g(f) = \tfrac12\ln(1+2f) + \tfrac12\ln(1-f)\),一阶条件 \(\tfrac{1}{1+2f} = \tfrac{1}{2(1-f)}\) 给出:

\[ f^{*} = \tfrac{1}{4}, \qquad g(f^{*}) = \tfrac12\ln\tfrac{9}{8} \approx 0.059 \;\text{(每局约 } 5.9\%\text{)} \]

中位数与期望的分裂:\(g(f) \gt 0\) 等价于 \((1+2f)(1-f) \gt 1\),即 \(f \lt \tfrac12\)。全押 \(f=1\) 时:期望 \(1.5^{n}\) 蒸蒸日上,但活过 \(n\) 局的概率是 \(2^{-n}\),中位数财富为 0——「平均暴富、典型破产」。押 \(f = \tfrac12\) 恰在临界:典型财富原地踏步;只有 \(0 \lt f \lt \tfrac12\) 才「典型地」越玩越富,其中 \(f = \tfrac14\) 最快。风险偏好分层:风险厌恶者押分数 Kelly(如 \(\tfrac18\)),牺牲增长率换更浅的回撤;风险中性者押 \(\tfrac14\);追求最大期望者押 \(f=1\)——概率分布上,他把全部概率质量押在「\(2^{-n}\) 的幸存路径拿 \(3^{n}\)」上,破产概率趋于 1。三种选择的概率结局:\(f \lt \tfrac12\) 时 \(\Pr[W_{n} \gt W_{0}] \to 1\);\(f = \tfrac12\) 时趋于 \(\tfrac12\);\(f \gt \tfrac12\) 时趋于 0——与期望口径可以完全反向。

检验。数值抽查 \(f=\tfrac14\):\(g = \tfrac12\ln(1.5 \times 0.75) = \tfrac12\ln 1.125 \gt 0\) ✓;\(f=\tfrac12\):\((2)(0.5) = 1\),\(g = 0\) ✓;\(f = 1\):\(\ln 0 = -\infty\),破产即出局 ✓。方向核对:赔率越好 \(f^{*}\) 越大、胜率越低 \(f^{*}\) 越小,与凯利公式 \(f^{*} = \tfrac{pb-q}{b}\) 的行为一致。

面试怎么讲。「期望口径每局乘 \(1+\tfrac{f}{2}\),全押期望最大;但长期典型财富由对数增长率决定,Kelly 给 \(f^{*} = \tfrac14\)、每局约 5.9%;全押的期望 \(1.5^{n}\) 与中位数 0 并存,这就是均值—中位数分裂。风险厌恶押分数 Kelly,风险偏好者向全押滑动、代价是破产概率趋一。」把公式、临界值 \(\tfrac12\)、分裂现象三层讲全,这题(源题原本就是开放讨论)就没有可追问的死角了。

例题 5:你只有 1 美元,每局五五开:翻倍或清零。「玩多少局之后期望收益会转负?」

建模。这是一道陷阱题:题面预设「期望终会转负」,而正确的第一反应是——它不会。分两种玩法验证。固定押 1 美元(赢则净赚 1、输则净亏 1):每局期望变化 \(\tfrac12(1) + \tfrac12(-1) = 0\),你的财富是鞅,任何局数下期望收益恒为 0,永不为负。全押翻倍(每局押上全部):第 \(n\) 局后财富是 \(2^{n}\)(概率 \(2^{-n}\))或 0(概率 \(1-2^{-n}\)),期望财富:

\[ \mathbb{E}[W_{n}] = 2^{-n} \times 2^{n} + (1 - 2^{-n}) \times 0 = 1 \]

依然恒等于初始的 1 美元,任何 \(n\) 都不转负。

推导:那什么在「转负」?把口径换成对数或中位数,恶化从第一局就开始:全押玩法的存活概率 \(2^{-n}\) 指数坍缩,中位数财富从第 1 局起就是 0;每局对数增长的期望是 \(\tfrac12\ln 2 + \tfrac12\ln 0 = -\infty\)(0 的对数),即任何正概率的清零都让对数期望直接负无穷。固定押注口径下(允许破产垫资、永不停止),对数口径同样不占便宜:财富从 \(W\) 变到 \(W+1\) 或 \(W-1\),两支的乘积 \(\tfrac{W+1}{W} \cdot \tfrac{W-1}{W} = 1 - \tfrac{1}{W^{2}} \lt 1\)——赢一元与输一元对复利路径的影响不对称,波动率拖累让中位数路径缓慢走低(同 011 章几何平均 \(\sqrt{1.1 \times 0.9} \lt 1\) 的机制)。题目问「多少局后转负」的正确回答是:期望永远不转负,转负的是你的典型处境——问句本身把「期望」与「大概率结果」混为一谈,指出这一点就是这道题的考点。

检验。鞅口径:两种玩法的财富过程均为鞅(全押版本的终态支撑 \(\{0, 2^{n}\}\),期望恒 1 ✓)。中位数口径:全押 \(n \ge 1\) 时中位数为 0 ✓。与例题 4 的分裂框架完全一致:\(f=1\) 时 \(\mathbb{E}[W_n] = 1.5^{n}\)(三倍游戏)或 \(=1\)(双倍游戏),中位数都趋于 0——同一现象的又一实例。

面试怎么讲。「先纠正前提:五五开翻倍清零的期望收益永远是零(或期望财富恒为 1),不存在转负的局数——鞅性质钉死的。真正随局数恶化的是中位数和对数期望:全押玩法第一局后中位数就是 0,存活概率每局减半。」敢于当面指出题目的预设错误,并给出「它想问的那个量」的正确算法,是这类陷阱题的唯一满分路径。

例题 6:掷一枚公平硬币并猜正反,猜对赢 1 美元、猜错输 1 美元。你的猜测策略是什么?一天的期望收益、一年的期望与标准差各是多少?两年后亏钱的概率是多少?

建模。公平硬币 + 无任何信息:猜什么都不会改变对错概率——任何确定性或随机化策略下,第 \(t\) 局的收益都是独立同分布的 \(\pm 1\) 各半。你的累计收益 \(S_{n} = X_{1} + \cdots + X_{n}\) 是公平随机游走。设一个交易日玩一局,一年 252 个交易日(与 037 章夏普年化口径一致)。

推导。策略:随便猜(固定猜正即可);存在「有信息的策略」这个幻觉本身就是考点——期望上没有免费午餐。期望:单局 \(\mathbb{E}[X] = 0\),由线性性,一天、一年、两年、任何时间的期望收益都是 0标准差:单局 \(\sigma = 1\) 美元;\(n\) 局独立求和 \(\sigma_{n} = \sqrt{n}\)。一年(252 局):

\[ \sigma_{252} = \sqrt{252} \approx 15.9 \;\text{美元} \]

两年后亏钱的概率:\(S_{504}\) 的分布关于 0 对称,\(\Pr[S_{504} \lt 0] = \Pr[S_{504} \gt 0]\),中间夹着 \(\Pr[S_{504} = 0] = \binom{504}{252} 2^{-504} \approx 3.6\%\)(中心二项系数的渐近 \(\sqrt{2/(\pi n)}\))。于是:

\[ \Pr[S_{504} \lt 0] = \tfrac12\left(1 - \Pr[S_{504} = 0]\right) \approx 48\% \]

约一半。玩两年,亏钱概率仍然是掷硬币级别的 50%——时间没有带来任何确定性,只把盈亏的美元幅度放大了 \(\sqrt{t}\) 倍。

检验。对称性核对:分布关于 0 对称,「亏钱概率略低于 50%」恰是打平那 3.6% 的贡献,方向正确。与夏普口径互查:任何周期的夏普比率都是 \(\tfrac{0}{\sigma\sqrt{t}} = 0\),年化与否都为零——「零优势策略不会因为玩得久而变好」在 037 章的反面表述是:正优势(夏普为正)的策略,亏钱概率才随时间按 \(\Phi(-\mu\sqrt{t}/\sigma)\) 压向零,优势以 \(\sqrt{t}\) 复利。

面试怎么讲。「无信息下任何策略等价于抛硬币:策略上无文章可做,期望恒 0。一年标准差 \(\sqrt{252} \approx 16\) 美元;两年亏钱概率约 48%——零期望策略玩多久都是抛硬币,唯一的复利来源是优势本身,这也是夏普比率存在的理由。」最后一句把题从「猜硬币」抬到「为什么要做量化」,是这类题最好的收尾。

#误区与边界

五个高频翻车点

一,多重重掷题把阈值一次性定死(比如永远「低于 4 重掷」):阈值随剩余机会递增,三层递推要分层算。二,破产题只会背 \(i/N\):先写出首步递推与边界条件,公式是解出来的不是背出来的。三,冲关题在公平局里迷信大注(「大注才刺激」):可选停止定理证明注额不影响成功率,唯一致命错误是冲过目标浪费溢出;而不利局里迷信小注「拖时间」:负漂移下拖得越久破产概率越接近 1。四,Kelly 题把「最大化期望」与「最大化长期增长」混为一谈:前者给 \(f=1\),后者给 \(f=\tfrac14\),两个答案对应两种完全不同的人生。五,陷阱题顺着题面走:「期望何时转负」的答案是「从不」——不敢指出题目预设错误的人恰好掉进坑里。

边界与延伸

破产公式假设单步 ±1 且资本有限:换成比例下注(永不归零但可缩到无穷小),「破产」要换成「跌破任意小阈值」,结论由 Kelly 增长率接管。三倍或归零的赔率、胜率都可以一般化,\(f^{*} = \tfrac{pb-q}{b}\) 全部适用;连续下注、 correlated 赔局则要先算每局对数期望再叠加。猜硬币题的信息版(硬币真的有偏差、或你有微弱预测力)把期望从 0 抬到 \(\mu\),亏钱概率公式变成 \(\Phi(-\mu\sqrt{n})\)——那时「玩得久」才终于成为优势,这也是统计套利存在的全部理由,详见 037 章040 章

#检查清单

  • 我能用递推 \(V_{k} = \mathbb{E}[\max(X, V_{k-1})]\) 连算三层,给出三次掷骰的价值 \(\tfrac{14}{3}\) 与「5、6 收下」的阈值。
  • 我能算出三颗骰子最大值的期望 \(\tfrac{1071}{216} \approx 4.96\),并说明它高于重掷选择权价值的原因。
  • 我能从首步递推 \(u_{i} = \tfrac12 u_{i-1} + \tfrac12 u_{i+1}\) 推出公平破产概率 \(1 - \tfrac{i}{N}\),并算出 2 对 1 资本下的 \(\tfrac13\)。
  • 我能用可选停止定理证明 10 到 100 的公平冲关成功率恒为 \(\tfrac{1}{10}\),并解释全押冲过 100 为何降到 \(\tfrac{1}{16}\)。
  • 我能对比公平局(注额无所谓)与 40/60 不利局(必须大注大胆下注、成功率约 4%)的策略反转。
  • 我能推导三倍或归零的 Kelly 注 \(f^{*} = \tfrac14\)、中位数临界注 \(f = \tfrac12\),并描述 \(f=1\) 的均值—中位数分裂。
  • 我能识破「期望何时转负」的陷阱:期望恒为零,恶化的是中位数与对数期望。
  • 我能算出猜硬币一年的标准差 \(\sqrt{252}\) 与两年亏钱概率约 48%,并把它接到夏普比率的年化口径上。