同一天生日問題

我們同一天生日(二)!(We have the same birthday!)

我們同一天生日(二)!(We have the same birthday!)
臺北市立和平高中黃俊瑋教師

連結:我們同一天生日(一)!(We have the same birthday!)

〈我們同一天生日(一)〉一文中討論了下述問題:某一群人數共有 \(n\) 人,其中有某 \(2\) 個人同一天生日的機率為何?特別地,當這群人的人數到達 \(23\) 人以上時,有某 \(2\) 個人同一天生日的機率將大於 \(1/2\)。

該文中利用反面作法,先計算 \(n\) 個人生日皆不同天的機率為:

\(\frac{{365}}{{365}} \times \frac{{364}}{{365}} \times \frac{{363}}{{365}} \times\cdots\times \frac{{365 – n + 1}}{{365}}\)。

因此,\(n\) 個人當中有某 \(2\) 個人同一天生日的機率為:

\(1 – \left( {\frac{{365}}{{365}} \times \frac{{364}}{{365}} \times \frac{{363}}{{365}} \times\cdots\times \frac{{365 – n + 1}}{{365}}} \right)\) 。

欲計算不同的 \(n\) 相對應的機率,除了可以利用計算機與電腦之外,我們還可以利用對數的概念與查表的方式,計算出上述各機率值。這裡先來看看人數為 \(4\) 個人時的例子。

首先,計算出四個人生日皆不同天的機率 \(\frac{{364}}{{365}} \cdot \frac{{363}}{{365}} \cdot \frac{{362}}{{365}}\),這裡我們取常用對數:

\(\begin{array}{ll}\log (\frac{{364}}{{365}} \cdot \frac{{363}}{{365}} \cdot \frac{{362}}{{365}})&=\log 364+\log 363+\log 362-3\log 365 \\ &=\log (3.64 \cdot {10^2}) + \log (3.63 \cdot {10^2}) + \log (3.62 \cdot {10^2}) \\&~~~- 3 \cdot \log (3.65 \cdot {10^2})\\&=\log 3.64 + \log 3.63 + \log 3.62 – 3 \cdot \log 3.65\end{array}\)

我們同一天生日(一)!(We have the same birthday!)

我們同一天生日(一)!(We have the same birthday!)
臺北市立和平高中黃俊瑋教師

生活中,許多人聚會的場合裡,不免會討論生日或星座問題。也許你會發現,當人數夠多時,總是會發生某兩人同一天生日的情況。特別是在同一個班級裡,人數動輒 \(40\) 人或更多時,總會有某兩個同學同一天生日,看起來非常不可思議。所謂有緣來相聚,這是巧合嗎?還是天註定?一群人裡,有某兩人要剛好同一天生日的機率直觀上似乎很低,但真是如此嗎?數學將帶你看穿真相!

以下,我們不考慮 \(2\) 月 \(29\) 日生日,僅考慮一年 \(365\) 天的一般情況。

首先,兩個人恰好在同一天生日的機率為 \(\frac{{C_1^{365}}}{{{{365}^2}}}\),

亦即從一年 \(365\) 天當中選出一天將某這兩個人的生日塞進去。

或者你也可想成第一個人不指定哪一天,但第二個人必與第一個人同一天生日,

故機率為 \(\frac{{365}}{{365}} \cdot \frac{1}{{365}} = \frac{1}{{365}}\) 此值約為 \(0.0027\)。一片生日蛋糕(A piece of cake)!