全概率公式理解

Galois發表於2020-05-22

全概率公式

樣本空間S是兩個事件AA^{\prime}的和。

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加入事件B,事件B被劃分成兩個部分。

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\displaystyle P(B)=P(B\bigcap A)+P(B\bigcap A^\prime)\\{}\\ P(B\bigcap A)=P(B|A)P(A)\\{}\\ \Rightarrow P(B)=P(B|A)P(A)+P(B|A^\prime)P(A^\prime)

這就是全概率公式,含義是:如果AA\prime構成樣本空間的一個劃分,那麼事件B的概率就等於AA\prime的概率分別乘以B對這兩個事件的條件概率只和。
所以條件概率的另一種寫法:

\displaystyle P(A|B)=\frac{P(B|A)P(A)}{P(B|A)P(A)+P(B|A^\prime)P(A^\prime)}

貝葉斯推斷的含義

\displaystyle P(A|B)=P(A)\frac{P(B|A)}{P(B)}

P(A) 為”先驗概率”,即在 B 事件發生之前,對 A 事件概率的一個判斷。P(A|B) 稱為”後驗概率”,即在 B 事件發生之後,對 A 事件概率的重新評估。P(B|A)/P(B) 稱為”可能性函式”,這是一個調整因子,使得預估概率更接近真實概率。
所以條件概率可以理解成:

後驗概率 = 先驗概率 x 調整因子

這就是貝葉斯推斷的含義。我們先預估一個”先驗概率”,然後加入實驗結果,看這個實驗到底是增強還是削弱了”先驗概率”,由此得到更接近事實的”後驗概率”。

在這裡,如果”可能性函式” P(B|A)/P(B)>1,意味著”先驗概率”被增強,事件 A 的發生的可能性變大;如果”可能性函式”=1,意味著 B 事件無助於判斷事件 A 的可能性;如果”可能性函式”<1,意味著”先驗概率”被削弱,事件A的可能性變小。

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