GAME 01
AKQ Game
亦称 Kuhn Poker — 最小可解扑克模型

游戏设定

三张牌 \(\{A, K, Q\}\)(\(A \succ K \succ Q\)),两名玩家各下底注 \(\$1\)(总底池 \(\$2\)),每人各发一张牌。

每轮行动:下注 \(\$1\)(Bet)或 过牌(Check);若对手下注则可跟注(Call)或弃牌(Fold)。摊牌时点数大者赢得全部底池。

净收益 Payoff(以 P1 视角)
情形P1P2
P1 Bet → P2 Fold+$1(赢 P2 底注)−$1
P1 Bet → P2 Call → P1 赢 showdown+$2−$2
P1 Bet → P2 Call → P2 赢 showdown−$2+$2
P1/P2 均 Check → showdown(P1 赢)+$1−$1
P1 Check → P2 Bet → P1 Fold−$1+$1

完整博弈树

[P1 行动] │ ├── Bet $1 │ └── [P2 行动] │ ├── Call → Showdown:大牌赢 +$2 / −$2 │ └── Fold → P1 赢 +$1 / −$1 │ └── Check └── [P2 行动] ├── Bet $1 │ └── [P1 行动] │ ├── Call → Showdown:大牌赢 +$2 / −$2 │ └── Fold → P2 赢 −$1 / +$1 └── Check → Showdown:大牌赢 +$1 / −$1

Nash 均衡推导

设 P1 以概率 \(b\) 用 \(Q\)(最差牌)进行虚张声势(Bluff),P2 以概率 \(q\) 用 \(K\)(中间牌)Fold(或以 \(1-q\) Call)。均衡要求双方均无利可图的偏离。

Step 1:求 P1 的 Bluff 频率 \(b\)

P1 Bet 时,P2 的底池赔率为:付出 \(\$1\) 赢得 \(\$4\)(若 win),净条件为需赢 \(\geq 25\%\)。

P2 用 K 面对 P1 下注时的胜率(P1 的下注范围 = A + Q×b)
\[ \Pr[P1\text{ has }Q \mid P1\text{ bets}] = \frac{\tfrac{1}{3}\cdot b}{\tfrac{1}{3}\cdot 1 + \tfrac{1}{3}\cdot b} = \frac{b}{1+b} \]
P2 用 K Call/Fold 无差异条件(Call 期望 = Fold 期望 = −$1)
\[ \underbrace{\frac{b}{1+b}}_{\Pr[\text{win}]} \cdot 2 - \underbrace{\frac{1}{1+b}}_{\Pr[\text{lose}]} \cdot 2 = -1 \;\Longrightarrow\; b = \tfrac{1}{3} \]
Bluff 比例:P1 的下注范围中,值牌(A)占 \(\tfrac{3}{4}\),虚张声势(Q)占 \(\tfrac{1}{4}\),即 1 bluff : 3 value。 这使 P2 恰好面临 break-even pot odds。

Step 2:求 P2 的 Call 频率 \(q\)

P1 用 \(Q\) bluff 的期望必须与 check 的期望相等,以保持混合策略均衡。

P1 用 Q Check 的期望(必输,因为 Q 是最小牌)
\[ \text{EV}(\text{Check with }Q) = \underbrace{-\$1}_{\text{P2有A→P2 Bet→P1 Fold}} \cdot \tfrac{1}{2} + \underbrace{-\$1}_{\text{P2有K→P2 Bet→P1 Fold}} \cdot \tfrac{1}{2} = -\$1 \]
P1 用 Q Bluff 的期望
\[ \text{EV}(\text{Bluff with }Q) = \underbrace{-\$2}_{\text{P2有A,必Call}} \cdot \tfrac{1}{2} + \Big[\underbrace{q \cdot (-2)}_{\text{P2有K,Call}} + \underbrace{(1-q)\cdot(+1)}_{\text{P2有K,Fold}}\Big] \cdot \tfrac{1}{2} \] \[ = -1 + \tfrac{1}{2}(1 - 3q) \;\overset{!}{=}\; -1 \;\Longrightarrow\; q = \tfrac{1}{3} \]
P2 的 K 应以 \(q = \tfrac{1}{3}\) 概率 Fold(或 \(\tfrac{2}{3}\) 概率 Call),令 P1 用 Q bluff 无利可图。

Step 3:验证博弈价值

P1 各手牌期望(均衡下)
\[ \text{EV}(A) = \tfrac{1}{2}\cdot\underbrace{\tfrac{4}{3}}_{\text{P2有K,Call 1/3}} + \tfrac{1}{2}\cdot\underbrace{1}_{\text{P2有Q,必Fold}} = \tfrac{7}{6} \] \[ \text{EV}(K) = \tfrac{1}{2}\cdot(+1) + \tfrac{1}{2}\cdot(-1) = 0 \] \[ \text{EV}(Q) = -1 \] \[ \boxed{\text{EV(P1)} = \tfrac{1}{3}\cdot\tfrac{7}{6} + \tfrac{1}{3}\cdot 0 + \tfrac{1}{3}\cdot(-1) = \tfrac{1}{18} \approx +\$0.056} \]
P1 在均衡下有微弱正期望 \(+\tfrac{1}{18}\)(先手优势超过了无位置劣势)。这与直觉相悖——P2 虽然后手(positional advantage),但 P1 拥有主动权(initiative),整体略占上风。

完整策略速查表

P1 策略(先手)
手牌行动若 P2 反 Bet
A ♠ 永远 Bet
K ♠ 永远 Check Fold
Q ♠ Bet (概率 ⅓) Fold
P2 策略(后手)
手牌面对 P1 BetP1 Check 后
A ♠ 永远 Call 永远 Bet
K ♠ Call (概率 ⅓) 永远 Bet*
Q ♠ 永远 Fold 永远 Check

*P1 Check后P2持K:知P1必有Q(A会Bet),必赢,故大胆Bet。

核心直觉速记
  • Bluff 频率:每 3 次 value bet,配 1 次 bluff → 赔率锁死对手
  • 中间牌(K)的悖论:K 既不值得大牌价值下注,也不值得虚张声势,永远 check
  • Check 后的信息泄漏:P1 check 意味着持 K 或 Q(A 必 bet),P2 持 K 时即可安全 bet
  • 底池赔率对称:P1 bluff 频率 \(\tfrac{1}{3}\) ↔ P2 K 的胜率恰好 \(\tfrac{1}{4}\)(Break-even)

GAME 02
Acey-Deucy
亦称 In-Between / Between the Sheets

游戏设定

标准 52 张牌(A=1 或 14,2–10 面值,J=11,Q=12,K=13)。庄家发两张牌面朝上;玩家下注任意金额(通常 \$0 至底池总额),猜第三张牌是否落在两张明牌之间(严格不等式,不含边界值)。

结算规则
第三张牌结果收益
严格落在两牌之间+下注额
在范围之外−下注额
恰好等于某边界值("Post")超额输−2×下注额
两牌相同(如 7-7)不可能赢,跳过0(不下注)

概率分析

设两张明牌点数为 \(a\) 与 \(b\)(\(a < b\)),Gap \(= b - a - 1\)(严格居中的点数种数),剩余牌 \(50\) 张。

精确概率(边界牌各剩 3 张)
\[ P(\text{win}) = \frac{4 \times \text{Gap}}{50}, \quad P(\text{post}) = \frac{6}{50}, \quad P(\text{lose}) = \frac{44 - 4\cdot\text{Gap}}{50} \]
下注 $b 的期望收益(含 Post 超额损失)
\[ \text{EV}(b) = b \cdot \big[P(\text{win}) - P(\text{lose}) - 2\cdot P(\text{post})\big] = b \cdot \frac{8\cdot\text{Gap} - 56}{50} \]
EV 为正的条件
\[ 8\cdot\text{Gap} - 56 > 0 \;\Longrightarrow\; \text{Gap} > 7 \;\Longrightarrow\; b - a > 8 \]
核心结论:当两牌差值 \(b - a \geq 9\)(即严格居中有 \(\geq 8\) 个点数)时下注才有正期望,否则放弃下注。例如 2-K (差值11, Gap=9) 是绝佳机会,5-9 (差值4, Gap=3) 应放弃。

Kelly 准则 —— 最优下注比例

Kelly 准则最大化长期复利增长率:\(f^* = \dfrac{p \cdot b - q}{b}\)。此处赔率 \(b=1\)(1:1),故:

Kelly 分数(基于底池)
\[ f^* = p - q = P(\text{win}) - \big[P(\text{lose}) + P(\text{post})\big] = \frac{8\cdot\text{Gap} - 56}{50} \]

例如 Gap=9(如 2 和 K):

\[ f^* = \frac{8\times9 - 56}{50} = \frac{16}{50} = 32\%\text{ 的底池} \]
⚠ 实践建议

Kelly 分数是理论上限,实操中建议使用 Half-Kelly(0.5 × f*)以降低方差,尤其是考虑到 Post 超额输的肥尾风险。

策略速查:按 Gap 分级

颜色图例:红=弃注 · 橙=边际 · 蓝=积极下注

差值 (b−a)GapP(win)EV 符号建议 Kelly 分数操作
≤ 2≤ 1≤ 8%大幅负不下注
3–52–416–32%不下注
6–85–740–56%仍为负*不下注
9864%≈ 0(含Post后)~0%谨慎最小注
10972%+~16%下注
111080%++~32%积极下注
12(A–K)1188%+++~48%最大力下注

* Gap=5–7 在 EV 分析中因 Post 规则仍为负期望,尽管 P(win) 看似不低。

Ace 的特殊性:A 可作为最低牌(1)或最高牌(14)。若两张牌为 A-3,视 A 为低牌,Gap=1(差);若两张牌为 A-Q,视 A 为最高,可选视 Q 以下全部为"在内",Gap=11(极好)。庄家通常规定 A 按最有利方向计。

GAME 03
Hi-Lo
高低猜牌 —— 条件概率 & 计牌

游戏设定

庄家翻开一张明牌,点数为 \(r\)(A=1, 2–10 面值, J=11, Q=12, K=13)。玩家猜测下一张牌是更高还是更低。猜对赢 \(\$1\),猜错输 \(\$1\)(平局一般为 Push 退回)。

基础策略(不计牌)

剩余 51 张牌中:

\[ P(\text{next} > r) = \frac{(13-r)\times 4}{51}, \quad P(\text{next} < r) = \frac{(r-1)\times 4}{51}, \quad P(\text{next} = r) = \frac{3}{51} \]

猜"更高"的期望 \(= \text{EV}_\text{higher} - \text{EV}_\text{lower}\) 为正 \(\Leftrightarrow\) \(P(>\,r) > P(<\,r) \Leftrightarrow\) \(13 - r > r - 1 \Leftrightarrow r < 7\)。

决策规则:当 \(r \leq 6\) 猜高;当 \(r \geq 8\) 猜低;当 \(r = 7\) 时两边概率相同(\(\tfrac{24}{51}\)),期望为零,此时应跳过或下最小注

各明牌的最优选择

A↑ HIGH
2↑ HIGH
3↑ HIGH
4↑ HIGH
5↑ HIGH
6↑ HIGH
7≈ EVEN
8↓ LOW
9↓ LOW
10↓ LOW
J↓ LOW
Q↓ LOW
K↓ LOW

EV 计算(明牌 = 2)

\[ P(> 2) = \frac{11 \times 4}{51} = \frac{44}{51} \approx 86.3\% \] \[ P(< 2) = \frac{1 \times 4}{51} = \frac{4}{51} \approx 7.8\%, \quad P(= 2) = \frac{3}{51} \approx 5.9\% \] \[ \text{EV}(\text{猜高}) = \frac{44}{51}\cdot(+1) + \frac{4}{51}\cdot(-1) = \frac{40}{51} \approx +\$0.78 \]

进阶:动态计牌优化

Hi-Lo 存在可利用的信息优势——随着牌被翻开,剩余牌堆的概率分布实时更新。

计牌系统(High-Low Count)
牌面计数调整含义
2, 3, 4, 5, 6+1(小牌出去)剩余牌平均点数升高→下一张更可能大
7, 8, 90(中性)无显著影响
10, J, Q, K, A−1(大牌出去)剩余牌平均点数降低→下一张更可能小

真实计数(True Count)= 运行计数 ÷ 剩余牌副数。True Count 越高,对猜"高"越有利,反之对猜"低"有利。

动态更新的精确方法
\[ P(\text{next} > r \mid \text{已见牌}) = \frac{\sum_{k=r+1}^{13} n_k}{N_\text{remaining}} \] 其中 \(n_k\) 为剩余牌中点数 \(k\) 的张数,\(N_\text{remaining}\) 为剩余总张数。
面试要点:即使不用完整计牌,"记住已翻出的极端牌(A、2、K)"也能显著提升决策质量。当多张小牌已出,剩余牌偏大,更倾向于猜"低"。

GAME 04
[0, 1] Continuous Poker
连续型扑克 —— AKQ 博弈的无限维推广

游戏设定

双方各下底注 \(\$1\),各自从 \(\text{Uniform}[0,1]\) 抽取手牌强度 \(x, y\)(数字越大越强),点数大者赢。P1 先行:下注 \(\$B\) 或 过牌(Check-Fold,不允许 P2 反注以保持简洁性)。

规则摘要
  • P1 Bet → P2 Call(摊牌)或 Fold(P1 赢 \(\$1\))
  • P1 Check → 直接 Fold(或进入摊牌,视版本)
  • 摊牌:\(x > y\) P1 赢 \(\$2\);\(x < y\) P1 输 \(\$2\)

均衡阈值策略

连续情形下,P1 的最优策略具有 三段式结构

P1 最优下注范围
\[ \text{Bet if } x \in [0,\, \alpha] \cup [\beta,\, 1], \quad \text{Check if } x \in (\alpha, \beta) \]

\([0,\alpha]\):虚张声势(Bluff)区间  |  \([\beta, 1]\):价值下注(Value Bet)区间  |  \((\alpha,\beta)\):中档手牌,不下注

阈值推导(Bet = $1,Ante = $1)

P2 以阈值 \(c\) 决定是否 Call:若 \(y > c\) 则 Call,否则 Fold。

P2 的 Call/Fold 无差异条件(EV(Call) = EV(Fold) = −$1)
\[ \Pr[x < y \mid P1\text{ bet}, y = c] \cdot 2 - \Pr[x > y \mid P1\text{ bet}, y = c] \cdot 2 = -1 \] \[ \Pr[P1\text{ wins} \mid y=c] = \frac{1}{4} \]
由对称性求解阈值(Bet 范围 = [0,α] ∪ [β,1],均匀分布)
\[ \Pr[x < c \mid x \in [0,\alpha]\cup[\beta,1]] = \frac{\min(c,\alpha) + \max(c-\beta,0)}{\alpha + (1-\beta)} \overset{!}{=} \frac{1}{4} \]

在 Value bet 区域 \(y = c \in (\alpha, \beta)\) 时 \(c > \alpha\) 且 \(c < \beta\),分子 \(= \alpha\),故 \(\alpha / (\alpha + 1 - \beta) = 1/4\),即:

\[ \frac{\alpha}{\alpha + 1 - \beta} = \frac{1}{4} \;\Rightarrow\; 4\alpha = \alpha + 1 - \beta \;\Rightarrow\; \beta = 1 - 3\alpha \]
P1 用 α(Bluff 边界)无差异条件(Bluff EV = Check EV)
\[ \text{EV}(\text{bluff at }x=\alpha) = (1-c)\cdot(+1) + c\cdot\big[-2\alpha + 0\big] \overset{!}{=} 0 \]

(\(P(P2\text{ fold}) = 1-c\);\(P(P2\text{ call and }y > \alpha) \approx c \cdot 1\) for small α)

在 \(B=\$1\),Ante=\(\$1\) 的标准设定下,均衡解为:

\[ \boxed{\alpha = \frac{1}{4},\quad \beta = \frac{1}{4},\quad c = \frac{1}{3}} \]

即:P1 用最差 25% 的手牌 Bluff,用最强 75% 的手牌 Value Bet(此参数下 α=β 退化为"只要不是底部就 bet"的极端情况),P2 以 33% 为 Fold 线。

与 AKQ Game 的对应关系

离散 AKQ ↔ 连续 [0,1] Poker 对照
维度AKQ Game[0,1] Poker
手牌空间离散 {Q, K, A}连续 [0, 1]
最差手牌Q(Bluff 频率 ⅓)\(x \in [0,\alpha]\)
中间手牌K(永远 Check)\(x \in (\alpha,\beta)\)
最强手牌A(永远 Bet)\(x \in [\beta, 1]\)
Bluff:Value 比1:3\(\alpha:(1-\beta)\)
P2 Call 阈值K 以 ⅓ 概率 Call\(y > c = \tfrac{1}{3}\)
核心原理底池赔率使双方均无差异;Bluff 频率 = ¼ × 下注范围
统一原理:无论离散还是连续,最优 Bluff 频率由底池赔率决定。当赔率为 1:1(Call $1 赢 $3),对手需赢 25% 才值得 Call,故 P1 应使对手恰好 25% 的下注是 Bluff。这个 "1:3 Bluff-to-Value" 比例是职业扑克和 quant 交易面试中最核心的博弈论结论之一。

综合复习:各博弈共性原则

博弈论核心
  • Nash 均衡:双方均无偏离激励
  • 混合策略使对手无差异
  • Bluff 频率由底池赔率锁定
  • 位置劣势≠期望劣势(AKQ P1 胜)
概率/Kelly 核心
  • Kelly: \(f^* = p - q\)(1:1赔率)
  • 期望 > 0 才下注,否则零投入
  • Post 规则产生肥尾→降低 Kelly
  • 动态计牌更新条件概率