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為什么我朋友的朋友比我多?
原創 見文末 我是科學家iScientist
《花生漫畫》(美國著名報紙連環漫畫,包含了查理·布朗、史努比等經典角色。)里的伙伴們把桌子布置好來慶祝情人節派對,孩子們手上都拿著情人節卡片(在美國,不僅情人之間會相互交換情人節卡片,朋友之間也會相互交換)。派對結束之后,孩子們都帶著一疊交換來的情人節卡片回到了家里,只有查理一個人悶悶不樂,兩手空空地待著。
好吧,大家可能會說:查理從來都沒有受到重視,沒人發現每個人擁有的朋友都比查理要多。
可事實上,我們中的大部分人都是查理。我們確實有朋友,但是我們的朋友擁有的朋友比我們要多——這種像繞口令般又像悖論一般的言論是通過經驗得到驗證的。
2011年5月,有兩位博士生—約翰·尤甘德(Johan Ugander)和布萊恩·卡勒(Brian Karrer),他們拿到了Facebook的完整數據,那時Facebook的注冊用戶僅有7.21億。通過研究朋友關系網絡,他們發現有93%的用戶的朋友擁有的朋友數量比他們自己多。一個用戶平均的粉絲數是190個,而他朋友擁有的粉絲數是他的3倍多,準確地說,是635個。
93%的用戶的朋友擁有的朋友數量比他們自己多 | pixabay可能有人懷疑 :這是不是個圈套啊?數據是假的吧?問題的答案一如既往地簡單,不過我們可以先放一放。
我們來舉一個不同類型的例子吧。
為了讓自己保持完美的體型,我沉迷于舉重。我不敢保證我已經鍛煉成了一個肌肉男,不過我的身材還是在平均水平上的。然而,我每次走進健身房,都覺得健身房里到處都是健美運動員——這不是我最擔心的東西,我對這些很在行,但是第一眼看到的時候還是覺得有點困惑。
造成這種異常的原因可能是什么呢?一個健身愛好者,去健身房的次數肯定比普通人多,碰上健美運動員的概率也就更大,因此會造成經常看到這么多身材健美的運動員的感覺,事實上這些人在健身房的比例并沒有想象的那么高。
第二個例子 :假設你是一名老師,教授兩名課程,一門是入門課程,有90名學生 ;另一門是進階課程,只有10名學生。從老師的角度看,毫無疑問,平均每個班有50名學生。
但從學生的角度看呢?對于學入門課程的那90名學生來說,他們班是由90名學生組成的 ;而對于另外10名學生來說,他們班是由10名學生組成的,因此學生的平均數應該是(90×90+10×10)/(90+10),因此平均每個班有82名學生,又一次產生分歧了。
這個模式應該更清晰 :產生分歧的原因在于一個是從客觀角度(學生的數量)計算的平均數,而另一個是從主觀角度(同班同學的數量)來計算的。
當參考集存在差別的時候——不常去健身房的客人比較少待在那里,而健身房的常客常常出現在那里,兩個班中一個班的學生很多而另一個班很少,這時會使用集合中的所有元素作為參考來計算平均值,擁有更多聯系的元素在計算中占的比值會更大,從而影響整個平均水平。如下圖所示,我們先用少量數字來試一下。
圓圈里面表示的是人,把他們連接起來的線段表示他們相互之間的關系。我們把每個人擁有的朋友數進行相加,就能得到2+3+3+2=10個朋友(每個關系都計算了兩次),平均到4個人身上,每個人有2.5個朋友。現在我們來計算一下“朋友的朋友”的平均數。我們這樣來進行定義 :我們把每個人擁有的朋友都算進去,然后找出這些朋友的朋友,算平均數。
約翰(J)有兩個朋友,即喬治(G)和林戈(R),他們倆分別有3個朋友 ;對于保羅(P)來說也是一樣的情況,那么他們之間的平均數就是(3+3)/2=3。喬治和林戈各有3個朋友,其中兩個(約翰和保羅)有兩個朋友,而另一個有3個朋友 ;他們之間的平均數是(2+2+3)/3=7/3。因此,總的平均數是(3×2+7/3×2)/4=8/3,這比我們最開始算出來的2.5要大。朋友關系網絡越分散,那么算出來的兩個平均值差距就越大。
朋友關系網絡越分散,那么算出來的兩個平均值差距就越大 | pixabay如果我們在這個朋友關系圖中再加一個人——埃莉諾,她只有林戈一個朋友(林戈的朋友可真多啊),那么朋友的總數就是 12,平均數就降為 2.4了。而朋友的朋友的平均值則為3.13,比原先還要多!
Facebook的那個調查也是類似的原理。不過,注意啦!這個表面上看起來像悖論的理論只對Facebook有效,如果在Twitter網上做同樣的研究,會得到完全不一樣的結果。
事實上,關注一名用戶這個行為不是相對的,A可以關注B,但是B可能根本不知道A是誰。因此,在班級的例子中,班里所有的同學都和其他人對應建立了同學的關系,那么這個例子里的乘數因子就不再適用了。總之,Twitter不是簡化版的Facebook,至少它們之間存在背景差異。
本文選自《咖啡時間聊數學》一書
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作者:(意)毛里奇奧·科多尼奧原標題:《為什么我朋友的朋友比我多?》
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