Eksplorasi P.3 Mobil atau Kambing

Di suatu acara televisi game show popular, Let’s Make a Deal, dari tahun 1960an dan 1970an memberikan fitur permainan dengan menyembunyikan mobil di belakang pintu dari ketiga pilihan pintu yang ada, dan akan dipilih secara acak. Di belakang dari kedua pintu terdapat hadiah yang kurang menarik (contoh: kambing). Ketika kontestan bermain di dalam permainan, Ia diminta untuk memilih salah satu pintu dari ketiga pintu yang tersedia. Jika kontestan memilih pintu yang benar, maka ia akan mendapatkan mobil sebagai hadiahnya.

  1. Misalkan saja Anda merupakan kontestan dari permainan ini. Secara intuisi, berapa kemungkinan Anda akan mendapatkan mobil (bahwa pintu yang Anda pilih memuat mobil di belakangnya)?
  2. Berikan satu kalimat deskripsi dari apa yang Anda pikirkan tentang pengertian dari kemungkinan (probability) dalam konteks ini.

    Asumsikan tidak ada model awal dimana game show ini meletakkan mobil pada awalnya, ini adalah salah satu contoh dari proses acak. Meskipun hasil dari permainan perorangan tidak dapat diketahui secara jelas hasilnya, tetapi kita mencoba melihat suatu hasil yang dapat secara mudah ditebak jika kita bermain permainan ini secara terus menerus dan berulang. Model ini disebut dengan distribusi peluangdimana ini sama dengan distribusi data seperti yang kita lakukan dalam percobaan Letusan Geiser (pada Example). Kita tertarik dengan fitur bagaimana hasil yang akan didapat, contohnya: Apakah Anda dapat memenangkan permainan ini (dengan memilih pintu yang tepat) atau kalah dalam permainan ini?

    Untuk menginvestigasi apa arti dari kemungkinan (probability), kita harus melakukan permainan ini secara berulang. Kita akan melakukan simulasi permianan ini dengan merekam seberapa sering Anda memenangkan mobilnya.

  3. Gunakan tiga kartu permainan dengan warna yang sama, tetapi ketika dua dari warna kartu sama maka satunya harus berbeda (contoh: satu merah dan dua hitam). Perbedaan dari kartu merepresentasikan mobil. Bermainlah bersama dengan rekan (bermain dengan aturan yang ditetapkan seperti layaknya pembawa acara game show), Ia akan mengacak ketiga kartu dan secara acak mengatur kartu menghadap ke bawah. Kita memilih kartu dan mengungkapkan apakah Anda memenangkan permainan atau memilih kambing. Mainkan permainan ini sebanyak 15 kali, catat semua hasil pilihan menang gunakan symbol(C) atau kambing (G) setiap kalinya :Screen Shot 2016-08-30 at 3.03.50 PM
  4. Di proporsi ke berapakah dari 15 kali permainan ini Anda dapat memenangkan permainan? Apakah ini sesuai dengan ekspektasi Anda? Jelaskan.
    • Percobaan tau repetisi sebanyak 15 kali ini meniru peraturan yang dilakukan dalam game show, yaitu ketika Anda dijelaskan tentang proses acak dengan mengacak kartu dalam permainan. Untuk mendapatkan pengertian dari perulangan proses acak ini, kita harus melakukan banyak, dan lebih banyak lagi percobaan. Karena ini tidak realistis untuk menuntut Anda melakukan percobaan sebanyak ribuan repetisi dengan rekan Anda, maka kita akan menggunakan komputer untuk membangkitkan angka yang cukup besar untuk hasil proses acak ini.
  5. Misalkan Anda bermain permainan ini sebanyak 100 kali. Pada proporsi ke berapakah Anda berekspekstasi untuk menang dalam permainan ini? Jelaskan.
  6. Gunakan situs (contoh, http://www.grand-illusion.com/simulator/montysim.htm) untuk melakukan simulasi permainan ini sebanyak 10 kali. Rekam semua proporsi menang dari ke-10 permainan. Kemudian simulasikan 10 permainan, dan catat keseluruhan proporsi menang kali ini. Lakukan ini dalam perulangan dari 10 permainan sampai kalian mencapai 100 kali permainan.Screen Shot 2016-08-30 at 3.42.01 PM.png
  7. Apa yang dapat kita simpulkan tentang bagaimana proporsi menang memberikan kesempatan Anda untuk bermain? Apakah proporsi ini muncul untuk mendekati beberapa nilai?
  8. Sekarang coba tambahkan jumlah permainan dari 100 permainan sampai kalian mencapai jumlah 1000 kali permainan. Berapa persenkah dari sejumlah waktu kalian memenangkan mobil? Apakah itu dekat dengan nilai yang kalian ekspektasikan di nomor #5? Screen Shot 2016-08-30 at 3.46.14 PM

Kalian dapat melihat proporsi menang yang dekat dengan nilai 1/3 atau (0.3333) ketika kalian bermain lebih dan lebih banyak perulangan dalam permainan. Ini yang dimaksudkan dengan kemungkinan (probabilitas) menang 1/3: Jika kalian bermain secara terus menerus dalam suatu kondisi yang sama, maka setelah sejumlah banyak permainan, proporsi kemenangan kalian akan lebih dekat dengan 1/3. Dengan contoh, ketika melakukan pelemparan koin, ini diasumsikan bahwa kemungkinan muncul angka adalah 0.5, berarti kita menginginkan angka muncul 50% dari waktu jika kalian melemparkan koin tersebut selamanya!

Gambar P.6 merupakan suatu grafik yang menunjukkan bagaimana suatu proporsi menang dapat berubah terhadap suatu waktu untuk sebuah simulasi dari 1000 permainan. Ingat bahwa proporsi menang terpental jauh di awal namun kemudian landai dan mendekati suatu nilai jangka panjang yaitu 1/3.

IMG_1896

Gambar P.6 : Proporsi menang sebanyak jumlah permainan yang dimainkan

Sekarang kita harus memikirkan suatu putaran yang unik yang dilakukan oleh pembawa acara game show : Sebelum menebak apa yang ada di belakang pintu Anda, pembawa acara akan memberikan beberapa tawaran untuk memilih pintu berbeda yang Ia ketahui bahwa di belakang pintu itu adalah kambing. Kemudian pembawa acara akan menanyakan kepada Anda (kontestan) apakah Anda akan tetap yakin pada pintu yang Anda pilih pada awalnya atau Anda akan memilih untuk menukar (merubah) pilihan anda ke pilihan pintu yang lainnya.

  • Prediksi : Menurut Anda, apakah kemungkinan menang akan berbeda antara memilih strategi “tetap” dan “tukar”? Jika iya, menurut Anda apakah arti dari kemungkinan menang dengan strategi “tukar”? 

Dari pada strategi “tetap” atau “tukar” lebih baik kita menilik kembali tentang pertanyaan yang sangat menarik dalam Matematika tentang masalah Monty Hall, nama untuk pembawa acara game show. Apa yang membuat permasalahan ini menjadi terkenal adalah karena jawabannya tidak intuitif untuk banyak orang! Sayangnya untuk kita, ini bukanlah merupakan suatu masalah ketika kita menggunakan simulasi untuk memperkirakan suatu kemungkinan dengan mudah dan membantu kita unutk menentukan apakah suatu strategi lebih baik daripada strategi lainnya dalam kurun waktu yang lama.

  • Coba lakukan investigasi kemungkinan menang dengan strategi tukar dan bermain dengan tiga kartu untuk 15 permainan. Saat ini rekan Anda harus dengan acak menyusun ketiga kartu di tangannya, pastikan bahwa rekan Anda (bermain layaknya pembawa acaranya game show) yang mengerti dimana letak mobil tetapi Anda tidak mengetahuinya. Pilihlah kartu Anda. Kemudian rekan Anda menebak salah satu kartu yang telah diketahui adalah kambing tetapi tidak dengan kartu yang telah Anda pilih. Mainkan dengan strategi “tukar” untuk 15 kali permainan, tekam semua hasil setiap kalinya.Screen Shot 2016-08-31 at 2.21.07 PM.png
  • Di proporsi ke berapakah dari 15 kali permainan, Anda memenangkan mobil? Apakah ini lebih atau kurang (atau sama) seperti Anda memilih dengan “tetap” pada pilihan pintu Anda pertama kali?  (pertanyaan #3)
  • Untuk menginvestigasi apa yang terjadi dalam suatu perulangan jangka panjang, maka gunakan lagi situs (contoh: http://www.grandillusion.com/simulator/ montysim.htm). Ingat bahwa Anda dapat mengubah dari “tetap” pada pilihan pertama Anda ke pilihan “tukar”. Hapus semua hasil awal dan simulasikan 1000 kali permainan dengan pilihan strategi masing-masing, kemudian catat semua angka yang didapat apakah Anda menang atau kalah setiap kalinya :Screen Shot 2016-08-31 at 2.23.43 PM
  • Apakah Anda yakin bahwa simulasi telah dilakukan dalam cukup banyak perulangan untuk menyatakan bahwa salah satu strategi adalah paling baik? Strategi apa yang lebih baik? Jelaskan pernyataan yang Anda berikan.
  • Dari 1000 kali simulasi perulangan dari permainan ini, apa perkiraan Anda tentang kemungkinan Anda memenangkan permainan ini dengan strategi “tukar”?
  • Bagaimanakah Anda akan menggunakan simulasi untuk menentukan perkiraan yang lebih baik dalam kemungkinan ini?
  • Kemungkinan untuk memenangkan permainan ini dengan strategi “tukar” dapat dijelaskan secara matematika dengan 2/3. (Salah satu cara untuk menentukan pilihan strategi “tukar”, dimana Anda akan kalah jika memilih pintu yang benar di awal). Jelaskan apa maksud dari kemungkinan menang adalah 2/3.

Ekstensi :

Misalkan Anda melihat game show dalam beberapa tahun dan mendapatkan bahwa pintu #1 menyimpan mobil dengan kemungkinan 50% dari waktu, pintu #2 memiliki mobil dengan kemungkinan 40% dari waktu, dan pintu #3 memiliki mobil dengan kemungkinan 10% dari waktu. Sekarang apakah strategi yang optimal menurut Anda? Dengan kata lain, pintu apakah yang akan Anda pilih pertama kali, dan kemudian apakah Anda harus “tetap” atau “tukar”? Apakah kemungkinan menang Anda dengan strategi optimal? Jelaskan.