貝葉斯公式

sad_lin發表於2024-09-07

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\(P(A∩B)\) 表示事件 \(𝐴\) 和事件 \(𝐵\) 同時發生的機率

條件機率:

條件機率是指事件 \(A\) 在另外一個事件 \(B\) 已經發生條件下的發生機率。條件機率表示為:\(P(A|B)\),讀作“在B的條件下A的機率”。——《百度百科》

條件機率:

\[P(A|B) = \frac{P(A∩B)}{P(B)}) \]

特別的,如果\(A\)\(B\) 相互獨立\(P(A|B)=P(A)\)

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貝葉斯公式

對條件機率公式移項可以得到式子:

\[P(A∩B)=P(A|B)\times P(B) \]

\[P(A∩B)=P(B|A)\times P(A) \]

因為上面兩個式子都包含 \(P(A∩B)\),所以進行聯立起來。

\[P(A|B)\times P(B) = P(B|A)\times P(A) \]

\[P(A|B)=\frac{P(B|A)\times P(A)}{P(B)} \]

然後上面這個這就是貝葉斯公式,這公式就是用來描述兩個條件機率之間的關係。

注:\(P(A)>0,P(B)>0)\)\(P(B)\) 的決定因素可能不止與一個事件有關。

全機率公式

如果樣本空間分為了兩兩互斥(互不相同)的 $A_1 …… A_k $,那麼此時:

\[P(B)=\sum_{i=1}^{k} P(B|A_i)\times P(A_{i}) \]

例如樣本空間劃分為了兩個 \(A,A^{'}\),用全機率公式求出 \(P(B)\)

\[P(B)=P(B|A)\times P(A)+P(B|A^{'})\times P(A^{'}) \]

這個公式可以用來處理 \(P(B)\) 不好直接計算的情況.

然後將全機率公式代入貝葉斯公式可以得到:

\[P(A_i|B)=\frac{P(B|A_i)\times P(A_i)}{\sum_{j} P(B|A_j)\times P(A_{j}} (1\le i\le k) \]

例題

有兩種郵件:\(A_1\) 代表垃圾郵件,\(A_2\) 代表使用者郵件。

根據經驗,\(P(A_1)=0.7,P(A_2)=0.3\)

\(B\) 表示該郵件包含免費這一關鍵詞,由歷史郵件得知,\(P(B|A_1)=0.9,P(B|A_2)=0.01\)(機率之和不一定為1)。

問若收到一封新郵件,包含了“免費”這一關鍵字,那麼它是垃圾郵件的機率是多少。

解析:

題目要求的是 \(P(A_1|b)\)

根據條件機率公式:

\[P(A_1|b)=\frac{P(A_1∩B)}{P(B)} \]

根據貝葉斯公式:

\[P(A_1|b)=\frac{P(B|A_1) P(A_1)}{P(B)} \]

帶入全機率公式:

\[P(A_1|b)=\frac{P(B|A_1) P(A_1)}{P(B|A_1)P(A_1)+P(B|A_2)P(A_2)} \]

然後帶入已知條件:

\[P(A_1|b)=\frac{0.9\times 0.7}{0.9\times 0.7+0.01\times 0.3} \]

\[\approx 0.995260663507109004739336492891\% \]

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