凯利公式及其证明

凯利公式 设一双人游戏非赢即败,且你赢的概率为 p pp,输的概率为 q   ( q = 1 − p ) q\ (q=1-p)q (q=1p),净赔率为 b bb。则下次投入游戏的最优的资产比为f = p b − q b f=\frac{pb-q}bf=bpbq
f ≤ 0 f\leq0f0 时,该游戏不值得参与。


证明: 设进行 n nn 次游戏,第 n nn 次游戏后拥有的资产为 C n C_nCn

(1) 当第 n nn 次游戏获胜时,C n = C n − 1 × ( 1 + b f ) C_n=C_{n-1}\times(1+bf)Cn=Cn1×(1+bf)
(2) 当第 n nn 次游戏失败时,C n = C n − 1 × ( 1 − f ) C_n=C_{n-1}\times(1-f)Cn=Cn1×(1f)

设共赢了 W WW 把,输了 L LL 把(W + L = n W+L=nW+L=n),则C n = C 0 × ( 1 + b f ) W ⋅ ( 1 − f ) L C_n=C_0\times(1+bf)^W·(1-f)^LCn=C0×(1+bf)W(1f)L
两边取 log ⁡ \loglog 底数,得
log ⁡ ( C n C 0 ) 1 n = W n log ⁡ ( 1 + b f ) + L n log ⁡ ( 1 − f ) \log(\frac{C_n}{C_0})^\frac1n=\frac Wn\log(1+bf)+\frac Ln\log(1-f)log(C0Cn)n1=nWlog(1+bf)+nLlog(1f)

n → ∞ n\rightarrow∞n 时,W n = p \frac Wn=pnW=pL n = q = 1 − p \frac Ln=q=1-pnL=q=1p
lim ⁡ n → ∞ log ⁡ ( C n C 0 ) 1 n = p ⋅ log ⁡ ( 1 + b f ) + ( 1 − p ) ⋅ log ⁡ ( 1 − f ) \lim_{n\rightarrow∞}\log(\frac{C_n}{C_0})^\frac 1n=p·\log(1+bf)+(1-p)·\log(1-f)nlimlog(C0Cn)n1=plog(1+bf)+(1p)log(1f)

根据高等数学知识,如果一个函数的一阶导数为 0 00,二阶导数小于 0 00,则这个函数有最大值。经推导,函数y = p ⋅ log ⁡ ( 1 + b f ) + ( 1 − p ) ⋅ log ⁡ ( 1 − f ) y=p·\log(1+bf)+(1-p)·\log(1-f)y=plog(1+bf)+(1p)log(1f)有最大值。它的一阶导数为 y ′ = p b 1 + b f − 1 − p 1 − f y'=\frac{pb}{1+bf}-\frac{1-p}{1-f}y=1+bfpb1f1p令它为 0 00f = p b − q b f=\frac{pb-q}{b}f=bpbq证毕。


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