Part 1 · The Language of Chance 概率的语言

1.3 Expected Value 期望值:彩票是智商税,保险为什么不是

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Guess First 先猜一次

两个都是亏本买卖

彩票和保险有一个共同点,而且这个共同点不是秘密:它们的期望值对你来说都是负的。彩票公司要留奖池管理费和公益金,保险公司要付理赔之外的员工工资和利润——长期来看,两边你都是净流出。

既然两个都是负期望值,为什么「买彩票是智商税」几乎是共识,而「买保险是智商税」听起来就很荒谬?

押好了。这道题的答案会引出本书后半程最重要的一个概念——所以本章不只是教你算一个平均数。
Core Concept 核心概念

期望值:把所有结局按出现频率摊平

expected value(期望值,简称 EV)的定义只有一句话:把每种可能的结果乘以它出现的频率,全部加起来。用自然频率讲更顺——它就是「玩很多很多次,平均每次的收支」。

某彩票:每注 2 元,中奖概率 1/1000,奖金 1000 元。

玩 1000 注:花掉 2000 元,其中大约 1 注中奖,拿回 1000 元。
净收支 = 1000 − 2000 = −1000 元
摊到每注 = −1000 ÷ 1000 = 每注亏 1 元

换句话说:每投入 2 元,长期只能拿回 1 元。返奖率 50%。

这就是「智商税」这个说法的算术根据:你每次掏 2 块钱,买到的东西的长期价值是 1 块钱。而且注意——这个结论和你选什么号码、买多少注、坚持多少年都没有关系。多买只会让实际结果更贴近这个平均值(这正是大数定律),不会让平均值变好。

那保险呢?算一遍

保险的算术其实一模一样,只是符号方向反过来:

某重疾险:年保费 5000 元,保额 50 万元,年发病率 0.6%。

1000 个投保人:交上去 500 万元,其中约 6 人出险,赔出 300 万元。
对投保人整体:净流出 200 万元,摊到每人 每年亏 2000 元。

期望值同样是负的,而且亏得比彩票那注还多。

可你不会因此觉得买保险是傻事。为什么?因为期望值把一件极其重要的事情丢掉了:它只看平均数,完全不看结果的分布形状。

方差登场:同一个平均数,两种命运

比较这两个局面,它们的期望值完全相同(都是 0):

局面甲:不管怎样,你都拿到 0 元。
局面乙:一半概率赚 100 万,一半概率亏 100 万。

期望值这个工具会告诉你「两者一样」。而任何一个正常人都知道它们完全不一样。差别在variance(方差)——结果围绕平均值散开的程度。局面甲方差为零,局面乙方差巨大。

现在可以回答开头那道题了。彩票和保险都是负期望值,但它们对方差做的事情正好相反:

· 彩票在给你增加方差。你花 2 块钱,买来一个「绝大多数情况下什么也没有、极小概率暴富」的分布。它把你的财务结果摊得更开。

· 保险在给你削减方差。你花 5000 块钱,买来一个「不会因为一场大病而彻底破产」的分布。它把最坏的那条尾巴剪掉了。

一句话版本:你为彩票支付的是「方差溢价」,你为保险支付的也是方差溢价——只不过一个是买进方差,一个是卖出方差。买保险不是在追求收益,是在花钱买掉一个你承受不起的结局。至于「承受不起」为什么值得花钱去消除,那是 5.1 章(期望效用与破产吸收态)的主题。这也是本书从 Part 1 通往 Part 5 的那根主线。

所以判断一个赌局好不好,光算期望值远远不够。你至少要问三个问题:期望值是多少?方差有多大?以及——最坏的结果我扛不扛得住?第三个问题往往才是决定性的。

Interactive Lab 交互实验

玩一万注,看看钱包

下面这个模拟器每注 2 元,你可以调中奖概率、奖金和注数。青绿色的曲线是你的实际钱包余额,虚线是期望值给出的理论轨迹。默认参数(1/1000 中奖、奖 1000 元、玩 10000 注)下:理论上应该亏 1 万元;这一轮固定种子的手气略好,中了 12 次(理论上该中 10 次),实际亏 8,000 元。手气好了两成,方向依然毫无悬念。

Wallet Curve · 钱包曲线模拟器(每注 2 元)
默认画面用固定种子,正文里的数字就是你现在看到的数字。
0 0 0 第 1 注 最后一注
−1.00 元
每注期望值
50%
返奖率
(投入 1 元拿回多少)
12 次
这一轮的中奖次数
−1.0 万 元
期望值算出的理论终值
−8,000 元
这一轮的实际终值

三个预设讲一个完整的故事。「典型彩票」里曲线是一条被几次向上跳变打断的下滑线——那几次跳变就是你中奖的时刻,它们让人记忆深刻,却完全不足以扭转趋势。切到「绝对公平」(奖金翻倍到 2000 元,每注期望值恰好为 0),曲线开始围着水平线上下游荡:它并不会稳稳停在 0——这一轮的实际终值是 +4,000 元。期望值为零不代表结果为零,这就是方差。

最值得玩的是「庄家犯错时」:奖金 3000 元,每注期望值变成 +1 元,曲线一路向上,这一轮终值 +1.6 万元。这不是幻想——真实世界里出现过这种局面,而且真的有人算出来了。下面就是那个案子。

还有一个实验值得做:把注数滑块拖到最小(1000 注),反复点「再玩一轮」。你会看到实际终值有时离理论线很远;再拖到最大(30000 注),实际值就被牢牢摁在理论线附近。期望值是一个关于「玩很多次」的承诺,玩得少的时候它对你几乎没有约束力。

Case Study 真实案例

当彩票的期望值真的变成正数

Massachusetts Cash WinFall · 2005–2011

美国马萨诸塞州曾发行一款名为 Cash WinFall 的彩票。它有一条与众不同的规则:当头奖累积到 200 万美元而当期无人中头奖时,头奖奖金不再继续滚存,而是「向下分配」(roll-down)——按比例灌进二等奖、三等奖等较低奖级里。

后果是:在 roll-down 发生的那一期,低奖级的赔付额被大幅抬高。有人算了一笔账,发现在这样的期次里,每张 2 美元彩票的期望值超过了 2 美元——期望值由负转正。

至少三个团队独立发现了这件事并开始系统性买入,其中包括一个源自麻省理工学院的学生团队、一个由波士顿大学生物医学研究人员组成的团队,以及一对密歇根州的退休夫妇。他们的做法并不神秘:在 roll-down 期次集中买入大量彩票,把方差用「买得足够多」摊平,让实际结果向正的期望值收敛——正是你在上面那个模拟器里拖动注数滑块时看到的效果。

> 2 美元
roll-down 期次里每张 2 美元彩票的期望值
数百万美元
各团队累计获利的量级
2012 年
该玩法终止;州总督察长发布调查报告

2012 年,马萨诸塞州总督察长办公室发布调查报告,认定这些团队没有作弊、也没有违反彩票规则——他们只是比设计规则的人更认真地算了一遍期望值。报告批评的对象是彩票管理方:明知存在这个结构却长期未加处理。该玩法于 2012 年终止。

这个案例是本章最好的收尾,因为它同时证明了两件事。第一,期望值是真东西——它不是课堂上的抽象概念,算对了可以变成几百万美元。第二,它需要方差作为搭档才能兑现:这些团队之所以能赢,不只是因为期望值为正,更是因为他们买得足够多、本金足够厚,撑得到大数定律生效。同样的正期望值,如果你只买 10 张,大概率还是空手而归。

提醒:这里讲的是概率结构,不是攻略。这类结构性漏洞极其罕见、会被迅速修补,而且需要巨额本金与全职投入才可能兑现。本书不构成任何投资或博彩建议。真正该带走的是那个思维习惯:看到一个赌局,先问期望值是多少,再问自己撑不撑得到期望值兑现。

来源:Gregory W. Sullivan(Massachusetts Office of the Inspector General),"Letter Report: Massachusetts State Lottery Commission's Cash WinFall Game", 2012 年 7 月;相关报道见 The Boston Globe 2011 年的系列调查。获利金额为各方报道的量级概括,各团队的具体数字有出入。
Quiz 自测

章末自测

计算题一个游戏:交 10 元入场,掷一枚公平骰子,掷出 6 就拿 50 元,否则什么也没有。期望值是多少?如果把奖金改成 60 元呢?

用 600 次来算最省事:交出去 6000 元,其中约 100 次掷出 6,拿回 100 × 50 = 5000 元。净亏 1000 元,摊到每次 −1.67 元。(公式版:50 × 1/6 − 10 = 8.33 − 10 = −1.67)

奖金改成 60 元:600 次拿回 100 × 60 = 6000 元,正好打平,期望值 0。

值得留意第二问:期望值为 0 不等于「玩了等于没玩」。玩 600 次,你的实际结果会在 0 附近漂出上千元的幅度(方差不是 0)。如果你只玩 6 次,最可能的结果是一次没中、净亏 60 元——期望值 0 的赌局,短期内最常见的结局是亏钱,因为收益集中在少数几次大额命中上。这个不对称是理解彩票心理的关键。

概念题「返奖率 50% 的彩票,我买两注就能中一注回本」——这句话错在哪?

它把返奖率和中奖率搞混了。返奖率 50% 的意思是「投入的钱里有一半会以奖金形式发回给全体购买者」,它完全没有说这些钱是怎么分给谁的。

在默认参数里,1000 注中才有 1 注中奖,奖金 1000 元——返奖率是 50%,但中奖率只有 0.1%。同样是 50% 返奖率,也可以设计成「每 2 注就有 1 注中奖、每次奖 2 元」,那才是「买两注中一注」。返奖率决定的是总额,奖级结构决定的是方差。

现实中的彩票几乎都刻意把奖金集中在极低概率的大奖上——因为那正是它在出售的东西。如果只想要 50% 的返奖率,没有人会去买彩票;人们买的是那条极细的尾巴。

场景判断朋友说:「我有个稳赚的机会,期望值是正的,年化 15%,但有 3% 的概率会亏掉全部本金。」他打算把全部积蓄投进去。从期望值角度这是好决策吗?

期望值为正,但这仍然可能是个糟糕的决策——而且理由不在算术里。

问题出在「全部积蓄」和「亏掉全部本金」这两个词碰在一起。期望值这个工具默认了一个隐藏前提:你可以重复很多次,让平均值兑现。但一旦本金归零,你就出局了,没有下一次——这个状态在数学上叫absorbing state(吸收态)。3% 听起来很小,可如果每年都赌一次,十年里至少爆一次的概率约为 26%;二十年就是 46%。

正确的问法不是「期望值正不正」,而是「下多大的注」。同样一个正期望值机会,投入 5% 的积蓄和投入 100% 的积蓄,是两个完全不同的决策——前者可能很划算,后者可能是灾难。这就是 5.2 章凯利公式要回答的问题:方向对了还不够,比例才是要命的那一维。

(本题只讨论概率结构,不构成任何投资建议。)

思考题Cash WinFall 的团队靠「买得足够多」把方差摊平。为什么这一招对普通彩民完全不适用?请用本章的三个问题(期望值多少、方差多大、最坏结果扛不扛得住)分别回答。

期望值:普通期次的期望值是负的,买得再多也只会让你更确定地亏到那个负数上。大数定律是中立的——它让结果贴近真实期望值,不管那个值是正是负。「多买摊平方差」这招只在期望值为正时才有意义,否则它是在加速你的亏损。

方差:要让方差被摊平,需要的注数量级取决于奖金有多集中。头奖概率越低、奖金越集中,需要的注数就越多。WinFall 的团队之所以可行,一个关键前提是他们赚的是二三等奖——那些奖级的中奖概率高得多,几千张票就能让大数定律开始生效。追头奖是做不到的。

最坏结果:他们有几十万美元的资金池,单期投入是可承受的一部分;对普通彩民来说,要买到方差被摊平的规模,投入早就超出了「输得起」的范围——而一旦输不起,前面两个问题算得再对都无关紧要了。

这三层结构(正期望值 → 足够的重复次数 → 撑得住的本金)是本书 Part 5 的核心,请记住它的形状。