Кіріспе
Санкт-Петербург парадоксы немесе Санкт-Петербург лотереясы – монетаны қайта-қайта лақтыру ойынына қатысты парадокс. Бұл теориялық лотереялық ойынның күтілетін төлемі шексіздікке жақындаса да, қатысушылар үшін бәрібір өте шағын сомаға тұратын сияқты көрінеді. Санкт-Петербург парадоксы – тек күтілетін мәнді ескеретін қарапайым шешім критерийі, ешбір нақты адам іске асыруға дайын болмайтын әрекетті болжайды. Парадокстың шешілуіне қатысты бірнеше ұсыныс жасалды, соның ішінде казиноға ойынды шексіз жалғастыру үшін қажет болатын мүмкін емес сомадағы қаржы. Бұл мәселені Николя Бернулли ойлап тапты және оны 1713 жылдың 9 қыркүйегінде Пьер Реймонд де Монмортқа жолдаған хатында баяндады. Дегенмен, парадокс өзінің атын Николяның туысы Даниэль Бернуллиден алды, ол бір кезде Санкт-Петербургте тұрған және 1738 жылы Санкт-Петербургтің Императорлық ғылым академиясының еңбектерінде осы мәселе туралы ойларын жариялаған.
The St. Petersburg paradox or St. Petersburg lottery is a paradox involving the game of flipping a coin where the expected payoff of the theoretical lottery game approaches infinity but nevertheless seems to be worth only a very small amount to the participants. The St. Petersburg paradox is a situation where a naïve decision criterion that takes only the expected value into account predicts a course of action that presumably no actual person would be willing to take. Several resolutions to the paradox have been proposed, including the impossible amount of money a casino would need to continue the game indefinitely. The problem was invented by Nicolas Bernoulli, who stated it in a letter to Pierre Raymond de Montmort on September 9, 1713. However, the paradox takes its name from its analysis by Nicolas' cousin Daniel Bernoulli, one time resident of Saint Petersburg, who in 1738 published his thoughts about the problem in the Commentaries of the Imperial Academy of Science of Saint Petersburg.
Санкт-Петербург ойыны
Казинода бір ойыншыға арналған кездейсоқ ойын ұсынылады, онда әр кезеңде әділ монета лақтырылады. Бастапқы ставка 2 доллардан басталады және әр құйрық түскен сайын екі есеге көбейеді. Алғашқы рет сырға (heads) түскен кезде ойын аяқталады және ойыншы қазіргі ставканың мөлшерін жеңеді. Ойыншы бірінші лақтыруда сырға (heads) түссе 2 доллар, бірінші лақтыруда құйрық (tails) түсіп, екіншіде сырға (heads) түссе 4 доллар, алғашқы екі лақтыруда құйрық (tails) түсіп, үшіншіде сырға (heads) түссе 8 доллар жеңеді. Математикалық тұрғыдан алғанда, ойыншы доллар жеңеді, мұндағы саны – қатарынан түскен құйрықтардың саны. Көрінетін парадокс – адамдар ойынға қатысу үшін төлеуге дайын болатын сома мен күтілетін шексіз құндылық арасындағы қарама-қайшылық. Пайданың азаятын маргиналдық тиімділігін сипаттайтын квадрат түбір функциясы бұл мәселені шеше алады. Алайда, Даниэль Бернуллиден айырмашылығы, ол адамның жалпы байлығын емес, тек лотереядан алынған пайданы қарастырды. Бірақ Крэмер мен Бернуллидің бұл шешімі толыққанды қанағаттандырмайды, себебі лотереяны парадокс қайтадан пайда болатындай етіп өзгертуге болады. Осы мақсатта, біз ойынды өзгертіп, одан да жылдам өсетін сыйлықтарды ұсынуымыз керек. Кез келген шексіз пайдалы функция үшін Санкт-Петербург парадоксінің бір түрін жасауға болатын лотереяны табуға болады, бұл туралы алғаш рет Менгер айтқан. Соңғы кезде күтілетін пайдалылық теориясы мінез-құлықтық шешімдердің жаңа модельдерін құру үшін кеңейтілді. Осы жаңа теориялардың кейбіреулерінде, мысалы, жинақтамалы перспектива теориясында, Санкт-Петербург парадоксы кейбір жағдайларда қайтадан пайда болады, тіпті пайдалы функция дөңгелек болған жағдайда да, бірақ шектеулі болса – жоқ.
Мүмкіндігі аз оқиғаларды елемеу
Баффон Кейнс, әсіресе, баламаның салыстырмалы тәуекелі оның күтілетін нәтижесі өте зор болса да, оны қабылдамауға жетерліктей жоғары болуы мүмкін екенін айтты.
Ергодиктілік
1870 жылы Уильям Аллен Уитворт көбейту динамикасын негізге алған, маңызды математикалық дәлелдерді қамтитын алғашқы шешімді ұсынды. 2011 жылы Петерс бұл мәселені эргодикалық проблемамен байланыстырды. Бұл шешімдер математикалық тұрғыдан Келли критерийін немесе логарифмдік пайдалылықты қолдануға ұқсас. 2020 жылы Карр мен Керубини көрсеткендей, көбейтуден өзгеше динамика логарифмдік емес пайдалы функцияларға сәйкес келуі мүмкін.
Соңғы талқылаулар
Бұл парадокс үш ғасырдан бері болғанымен, соңғы жылдары жаңа дәлелдер келтірілді.
Феллер
Уильям Феллер үлгілеуді қолданатын шешім ұсынды. Феллердің пікірінше, бұл ойынды көптеген адамдармен ойнап, үлгіні алу арқылы күтілетін мәнді есептеу керек. Осы әдіс бойынша, егер ойынды шексіз рет ойнау мүмкін болса, күтілетін мән шексіз болады, ал ойнау мүмкіндігі шектеулі болса, күтілетін мән одан әлдеқайда кіші болады.
Самуэльсон
Пол Самуэльсон бұл парадоксты шешу үшін, егер бір жақта шексіз ресурстар болған күннің өзінде, мұндай ойын ұсынылмайтынын айтады. Егер лотерея ойыншы үшін шексіз күтілетін пайданы білдірсе, онда ол ұйымдастырушы үшін де шексіз күтілетін шығынға тең болады. Ойынға төлеуге ешкім бармайды, себебі ол ешқашан ұсынылмайды. Самюэлсон бұл тұжырымды былай қорытындылады: "Пол мұндай шарт үшін Питердің талап ететін сомадан көп беруге ешқашан дайын болмайды; демек, көрсетілген әрекет тепе-теңдік деңгейінде нөлдік қарқынмен жүзеге асырылады".
Нұсқалар
Санкт-Петербург ойынының көптеген нұсқалары, ойынға ұсынылған шешімдерге қарсы ретінде ұсынылады. деп монетаны лақтырудың саны болсын; егер тақ болса, ойыншы бірліктерді ұтып алады; әйтпесе ойыншы бірліктерді жоғалтады. Ойыннан күтілетін пайдалылық келесідей есептеледі: Дегенмен, бұл қатар мүлдем жинақталмайтындықтан, оны кез келген санға, оң немесе теріс шексіздікке дейін қосу үшін қайта реттеуге болады. Бұл Пасадена ойынының күтілетін пайдалылығы қосым тәртібіне байланысты екенін көрсетеді, бірақ стандартты шешім қабылдау теориясы қосым тәртібін таңдау үшін қағидалы әдіс ұсынбайды.