班佛定律 - 科學Online
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班佛定律 ... ,這個現象和直覺不相符合,每個數字出現的機率並不一樣。
最高位數字愈小,出現的機率愈大!底下,我們用長條圖表示,一目瞭然勝過千言萬語。
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班佛定律(Benford’sLaw)
國立屏東高級中學數學科楊瓊茹老師
現行的高中教科書中,有個非常有意思的題目:
審計工作者會使用班佛法則來查帳,班佛法則是:「銀行存款的最高位數字是$$a$$ 者的比例約為$$\log(1+\frac{1}{a})$$」﹒根據班佛法則﹐銀行存款的最高位數字是$$4,5,6$$或$$7$$者的比例約有
$$(1)~20\%$$ $$(2)~30\%$$ $$(3)~40\%$$ $$(4)~50\%$$ $$(5)~60\%$$.
這個題目由簡單的對數運算性質,如下列算式得到答案$$(2)~30\%$$。
$$\log\left({1+\frac{1}{4}}\right)+\log\left({1+\frac{1}{5}}\right)+\log\left({1+\frac{1}{6}}\right)+\log\left({1+\frac{1}{7}}\right)\\=\log\left({\frac{5}{4}\times\frac{6}{5}\times\frac{7}{6}\times\frac{8}{7}}\right)=\log2\approx0.301$$
「班佛定律」又稱為首位數字法則(First-DigitLaw)。
然而,為什麼說它有趣呢?首先,我們由$$1$$到$$9$$按照班佛法則逐一算出每個最高位數字的比例:
$$\begin{array}{lll}\log\left({1+\frac{1}{1}}\right)\approx0.301030&\log\left({1+\frac{1}{4}}\right)\approx0.096910&\log\left({1+\frac{1}{7}}\right)\approx0.057992\\\log\left({1+\frac{1}{2}}\right)\approx0.176091&\log\left({1+\frac{1}{5}}\right)\approx0.079181&\log\left({1+\frac{1}{8}}\right)\approx0.051153\\\log\left({1+\frac{1}{3}}\right)\approx0.124939&\log\left({1+\frac{1}{6}}\right)\approx0.066947&\log\left({1+\frac{1}{{\rm{9}}}}\right)\approx0.045757\end{array}$$
直覺上我們以為每個最高位數字的比列是相同的,但事實上,最高位數字的比例分布並不均勻,最高位數字$$1$$出現的比例大約是$$30\%$$,數字$$2$$或$$3$$的比例總共約$$30\%$$,數字$$4,5,6,7,8$$或$$9$$的比例總共約是$$40\%$$,這個現象和直覺不相符合,每個數字出現的機率並不一樣。
最高位數字愈小,出現的機率愈大!底下,我們用長條圖表示,一目瞭然勝過千言萬語。
在真實世界中,很多類型的數據而且是自然產生的數據通常都遵守「班佛定律」,尤其是財務數據。
因此,可使用此一自然法則檢驗財務資料的可信度,甚至糾舉偽造的假帳、揭發詐欺行為。
「班佛定律」有個著名的應用實例,此案堪稱美國華盛頓州史上最大投資詐欺案,其掏空金額高達一億美元,受波及的投資人多達$$5000$$人。
詐騙主謀凱文‧勞倫斯(KevinLawrence)和其同夥們向投資人籌資,創辦一家健身俱樂部,不過他們卻將資金花用在私人享樂上,為了掩飾挪用公款的不法行為,把資金在海外空殼空司和銀行之間轉來轉去做假帳,製造出生意興隆的假象。
幸好,鑑識會計家達洛‧鐸瑞爾(DarrellDorrell)識破此投資騙局,他將七萬多筆支票及匯款的相關數據,與「班佛定律」的最高位數字分布比對,發現這些數據無法通過檢驗。
最後耗費三年司法調查,凱文‧勞倫斯被判刑$$20$$年入監。
又例如,美國國稅局研究「班佛定律」以揪出逃漏稅行為,甚至也有研究員用這個定律檢驗美國總統柯林頓的報稅資料。
因此,「班佛定律」在財務審計的防弊妙用,有個貼切傳神的封號:「假帳剋星」。
「班佛定律」是如何被發現的呢?1881年,美國天文學家紐康(SimonNewcomb)觀察到對數表書籍前面的書頁比後面的破舊,同儕科學家們所處理的數據,最高位數字$$1$$的次數要比數字$$2$$來的多,依此類推,數字$$9$$的書頁是最乾淨的,這些數據的呈現偏向較小數字的分布。
1938年,美國物理學家班佛(FrankBenford)也注意到同樣的事情,並且提出發表。
直到1995年,喬治亞理工學院的數學家希爾(TedHill)才給出班佛定律的證明。
2012年,紐澤西大學會計學教授尼格里尼(MarkNigrini)著作的專書《班佛定律》出版,書中討論班佛定律在法務會計、審計查帳和詐欺偵查的應用,另外他也研發數字分析系統,可快速檢查資料庫數據是否造假。
假的真不了,真的假不了!辨識真假憑藉的不是幸運之神的眷顧,而是運用知識,看透表象,直指真相。
參考資料
曼羅迪諾著、胡守仁譯(2012),《醉漢走路-機率如何左右你我的命運和機會》,台北:天下遠見出版社。
許志農主編(2013),《普通高級中學數學》第一冊,台北:龍騰文化。
http://www.dfi.wa.gov/sd/kevin_laurence_sentenced.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Benford%27s_law
Tags:Benford,對數,機率,班佛定律
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