Das Problem der 3 Türen
Einleitung
Monty Hall In den Siebziger Jahren, präsentierte  Monty Hall  in Amerika eine Fernsehshow  Let's Make a Deal.  Er bot zum Beispiel $100 für jede Aktenklammer oder $50 für jedes hartgekochtes Ei das man ihm geben konnte. Eins der Lieblingsspiele der Show war das Spiel der drei Türen.

Der Teilnehmer steht vor drei geschlossenen Türen. Hinter einer der Türen ist ein bedeutender Preis (ein Auto im Show), die zwei andere Türen bieten nichts an (eine Ziege im Show). Wenn der Kandidat eine der Türen zeigt, öffnet der Spielmeister die noch nicht. Statt dessen öffnet er eine andere Tür, hinter der es keinen Preis gibt. Im Show war dies nur ein Mittel um die Spannung zu steigern, Teilnehmer durften ihre Wahl nicht ändern. Aber was, wenn sie eine andere Wahl machen könnten? Was würde dann die beste Strategie sein? Wird eine neue Wahl die Chancen ändern? Wird die Wahrscheinlichkeiten, den Preis zu gewinnen besser, schlechter oder gleich bleiben, wenn sie Ihre Wahl änderten?

Eine der frühesten bekannten Publikationen dieses Problems war in 1989 in Joseph Bertrands Calcul des probabilités, wo es beschrieben ist als Bertrands Kasten Paradox. In 1961 erschien es wieder in Martin Gardners Buch More Mathematical Puzzles and Diversions, im Problem der Drei Gefangenen.

Marilyn vos Savant  Puzzlechronist für die amerikanische Zeitschrift  Parade  und im Guinness Buch der Weltrekorde erwähnt mit dem höchste notierte Resultat (228) jemals in einem IQ Test erreicht, erhielt in September 1990 dieses Problem in einem Leserbrief. Die Publikation ihrer Lösung in ihrer  Ask Marilyn  Spalte verursachte eine sehr große Debatte unter Mathematikern und Laien. Sie erhielt so ungefähr 10.000 Briefe, darunter viele von gelehrten Akademiker, die meistens in unmißverständlichen Worten behaupteten daß ihre Lösung falsch war. Die sehr ernste New York Times öffnete eben ihre erste Seite für einen Artikel darüber. Und Bytes berühmte Chaos Manor Chronist,  Jerry Pournell  besprach das Problem auch ausführlich, zuerst als Wiedersprecher zu Marilyns Lösung, um schließlich damit einverstanden zu sein.

Aber, was denken Sie? Sollten Sie Ihre Ausgangswahl ändern, um Ihre Gewinnchancen zu erhöhen, oder würde es nichts ändern? Nachdem Sie sich entschlossen haben, können Sie auf den nächsten Seiten eine Simulation sehen um herauszufinden, ob Sie recht oder nicht. Und eine Erklärung der Lösung wird auch gegeben.
Eine Simulation
Das Simulationsbrett zeigt zwei Reihen von drei Türen. Der Preis ändert Plätze zwischen den Versuchen, aber ist immer in der gleichen Spalte, um Vergleiche zu ermöglichen.

Über jeder Tür, zeigen drei Lichter unterschiedliche Farben, was im vorhergehenden Durchlauf geschah: Unter jeder Tür zeigt ein Licht was im vorhergehenden Durchlauf geschah: Die erste Tür wird im voraus als erste Wahl vorgeschlagen. Aber Sie können diese Wahl jederzeit ändern mit einem Klick auf eine Tür.

Tatsächlich führen Sie den gleichen Test mit zwei unterschiedlichen Bedingungen durch: ohne Änderung (oben) und mit Änderung (unten), damit Sie in der Lage sind, zu sehen wie Gewinne sich entwickeln. Die zwei Zähler rechts oben von jeder Reihe Türen, stellen ein genaues Maß der Gewinne für beide Strategien dar.

Über jeder Spalte der Türen zeigen Zähler den Anteil Gewinne für jede Tür an und erlauben Ihnen, zu überprüfen, daß jede Reihe gleiche Wahrscheinlichkeiten hat. Die Summe dieser Anteile ist 1, jede Tür soll also 0.333 Gewinnen annähern.

Um zu sehen welche Strategie das beste Resultat erreicht, fangen Sie am besten mit einigen Einzelschritten an, um die Entwicklung zu verstehen, bevor Sie die Simulation automatisch laufen lassen (vorzugsweise mindestens hundert Versuche).

Tür A
Tür B
Tür C
Erste Wahl: Tür A
Erste Wahl: Tür B
Erste Wahl: Tür C
Der Spielleiter öffnete Tür A
Der Spielleiter öffnete Tür B
Der Spielleiter öffnete Tür C
Sie öffneten Tür A
Sie öffneten Tür A
Sie öffneten Tür B
Sie öffneten Tür B
Sie öffneten Tür C
Sie öffneten Tür C
Der Preis ist hinter Tür A
Der Preis ist hinter Tür B
Der Preis ist hinter Tür C
Versuche
0
Erste Wahl behalten
Anteil Gewinne
0.000
Erste Wahl ändern
Anteil Gewinne
0.000
Tür A
Tür B
Tür C
Tür A
Tür B
Tür C
0.000
0.000
0.000
Null
Null
Lauf
Lauf
Stop
Stop
Schritt
Schritt


Eine Erklärung
Das Problem der 3 Türen ist ein sehr gutes Beispiel der nicht intuitiven Natur von Wahrscheinlichkeiten. Die meisten Leute glauben, daß es keinen Vorteil gibt, wenn sie ihre Ausgangswahl ändern. Ihre Argumentation ist daß es nach der Öffnung einer Tür ohne Preis immer noch 50 % Wahrscheinlichkeit gibt, daß der Preis hinter einer der zwei anderen Türen ist, und daß das Ändern ihrer Wahl daran nichts ändert. Leider ist diese Argumentation falsch und den Fehler liegt in der Tatsache, daß der Spielmeister mehr weiß als der Spieler.

Wenn Sie Ihre Ausgangswahl machen, haben Sie 1 Möglichkeit auf 3, den Preis zu erhalten. Wenn der Spielmeister eine Tür öffnet, geht es zurück auf einen Gewinn und einen Verlust. Nichts ändern an diesem Punkt hat keine Folge: Sie behalten 1 Möglichkeit auf 3, den Preis zu bekommen. Aber, wenn Sie an diesem Punkt Ihre Wahl ändern, ändern Ihre Ausgangsvorteile vollständig. Wenn Ihre Ausgangswahl ein Verlust war, erreicht das Ändern jetzt einen Gewinn. Und wenn Ihre Ausgangswahl ein Gewinn war, erhält das Ändern Ihnen jetzt einen Verlust. Sie sollten es betrachten, als ob Sie eine zweite Möglichkeit bekamen den Preis auszuwählen. Da Ihre Ausgangswahrscheinlichkeit einen Gewinn zu erhalten nur 1 auf 3 war, gibt das Ändern Ihnen jetzt 2 Möglichkeiten auf 3, einen Gewinn zu erhalten.

Oder Sie konnten es auch in einer anderen Weise betrachten: Weil ein Bild mehr Wert als tausend Wörter hat, spielen wir jetzt das Spiel mit transparenten Türen:


Erster Schritt

Sie wählen Tür A    Sie wählen Tür B    Sie wählen Tür C
Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre

      
      

Zweiter Schritt

Der Spielmeister
öffnet Tür C (*)
       Der Spielmeister
öffnet Tür C
       Der Spielmeister
öffnet Tür B
Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre

      
      

Dritter Schritt: ohne Änderung

Sie bleiben mit Tür A        Sie bleiben mit Tür B        Sie bleiben mit Tür C
Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre
und es ist ein Gewinn

       und es ist ein Verlust

       und es ist ein Verlust


Dritter Schritt: mit Änderung

Da A Ihre erste Wahl war
und C geöffnet wurde,
wählen Sie jetzt B
       Da B Ihre erste Wahl war
und C geöffnet wurde,
wählen Sie jetzt A
       Da C Ihre erste Wahl war
und B geöffnet wurde,
wählen Sie jetzt A
Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre        Gewinntüre Verlusttüre Verlusttüre
und es ist ein Verlust

       und es ist ein Gewinn

       und es ist ein Gewinn



(*) Für den zweiten Schritt der ersten Reihe, hat der Spielmeister zwei Möglichkeiten: er kann Tür B oder Tür C öffnen, ohne den Preis aufzudecken. Aber das ändert gar nichts: beim dritten Schritt erhält der Spieler immer nur eine Möglichkeit um zu schalten und damit ändert die Wahrscheinlichkeit gar nicht.

Wenn Sie es wünschen, können Sie diesen Entwurf für Türen B und C als gewinnende Türen versuchen, und Sie werden sehen, daß die Ergebnisse gleich bleiben: Der Mathematische Beweis  dieser Argumentation kann in  Wikipedia, die freie Enzyklopädie  gefunden werden oder  an verschiedenen anderen Plätzen  auf dem Netz.