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第 3 章. 概率空间

高级类别:【统计】【统计概述】(https://jb243.github.io/pages/1641)


1. 集合论  

2. 条件概率 


a. 包含-排除原则 

b. 蒙蒂·霍尔问题 



1.集合论 

⑴ 案例(结果)可以任意定义。标记为 ωi

⑵样本空间设置满足以下条件的Ω

① Ω = { ω1, ω2, ···, ωn }

② ωi 和 ωj 不相交

③ Ω 包括所有可能的结果

④ ((1, 2, 3), (3, 4, 5, 6)) (×)

⑤ ((1, 2), (3, 4, 5, 6)) (○)

⑶ 域: Ω的所有子集的集合F

①假设: Ω = {1, 2, 3} 

② F = {∅, {1}, {2}, {3}, {1, 2}, {1, 3}, {2, 3}, {1, 2, 3}}

⑷ 事件:F的每个元素,_即_样本空间的子集 

①总事件:Ω 

② 空事件:∅

③ 互补事件:Ac = Ω - A 

④ 工会事件 A ∪ B

⑤ 相交事件:A ∩ B

⑥ 互斥事件:满足 A ∩ B = ∅ 的事件 A 和 B 之间的关系

⑦ 当事例数为n时,事件数为2n 

⑧ 德摩根定律:(E ∪ F)c = Ec ∩ Fc, (E ∩ F)c = Ec ∪ Fc

⑸ 概率

①直观的定义特定事件的概率=特定事件的数量÷所有事例的数量

②公理化方法由统计学之父柯尔莫哥洛夫提出

○ 概率是一种函数: F → ℝ

公理 1。 P(E)≥0

公理 2。 P(Ω) = 1

公理 3. 概率加法规则 关于不相交的 Ei 和 Ej


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定理1. P(∅) = 0 

○ P(U) = P(U) + P(∅) ⇔ P(∅) = 0

○ 请注意,即使 E ≠ ∅,P(E) 也可以为 0

定理 2. P(Ec) = 1 - P(E) 

○ 1 = P(E ∪ Ec) = P(E) + P(Ec)

定理3. E ⊂ F → P(E) ≤ P(F) 

○ F = E ∪ (Ec ∩ F) → P(F) = P(E) + P(Ec ∩ F) ≥ P(E)

定理 4. P(E ∪ F) = P(E) + P(F) - P(E ∩ F)

○ E ∪ F = (Ec ∩ F) ∪ (E ∩ F) ∪ (E ∩ Fc)

○ P(E ∪ F) = (P(F) - P(E ∩ F)) + P(E ∩ F) + (P(E) - P(E ∩ F)) 

定理 5. 德摩根定律

○ (A ∪ B)c = ((Ac ∩ B) ∪ (A ∩ Bc) ∪ (A ∩ B))c = (U - Ac ∩ Bc)c = Ac ∩ Bc

○ 设 C = Ac,D = Bc,则 C ∩ D = (Cc ∪ Dc)c ⇔ (C ∩ D)c = Cc ∪ Dc

③ 克伦威尔规则:除了逻辑陈述外,不应使用 1 或 0 的概率 

⑹【包含-排除原则】(https://jb243.github.io/pages/1640) 


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① 示例:P(A ∪ B ∪ C) = P(A) + P(B) + P(C) - P(A ∩ B) - P(B ∩ C) - P(C ∩ A) + P(A ∩ B ∩ C)

σ-代数

⑻ 【设置问题示例理论](https://blog.kakaocdn.net/dn/caHvls/btsLz4i1cEu/P7K84APjyv0FXN3HHcHakk/%E1%84%8C%E1%85%B5%E1%86%B 8%E1%84%92%E1%85%A1%E1%86%B8%E1%84%85%E1%85%A9%E1%86%AB%2035%E1%84%8C%E1%85%A6.pdf?attach=1&knm=tfile.pdf)



2.有条件 概率  

⑴条件概率

P(A | B):当事件B已经发生时,事件A发生的概率

表达式 P(A | B) = P(A ∩ B) ÷ P(B)> ③ P(A | B) ≠ P(B | A) 

概率乘法规则 P(A ∩ B) = P(A) × P(B | A) = P(B) × P(A | B)

⑤ 多前提概率乘法定理

○ 下面的等式是不言而喻的,因为任何概率都隐含着某些先决条件(例如,α、β)


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⑥【条件题示例概率](https://blog.kakaocdn.net/dn/OrMdP/btsLAZhv14L/yJiFUkEojXM2kPROi5vZ20/%E1%84%8C%E1%85%A9%E1%84%80%E1%85%A5%E1%86%A B%E1%84%87%E1%85%AE%20%E1%84%92%E1%85%AA%E1%86%A8%E1%84%85%E1%85%B2%E1%86%AF%2036%E1%84%8C%E1%85%A6.pdf?attach=1&knm=tfile.pdf)

⑵条件概率链式法则


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示例 P(A ∩ B ∩ C) = P(A) × P(B | A) × P(C | A ∩ B)

⑶ 事件独立性如果条件概率等于内在概率

① 概述

○ 定义:P(A ∩ B) = P(A) × P(B)

○ A ⊥⊥ B 表示A和B独立

②申请

P(A | B) = P(A ∩ B) ÷ P(B) = P(A)P(A B) = P(A ∩ B) ÷ P(B) = P(A)

P(B | A) = P(A ∩ B) ÷ P(A) = P(B)

○ E 和 F 独立 ⇔ Ec 和 F 独立 ⇔ E 和 Fc 独立 ⇔ Ec 和 Fc 独立

○ 如果 P(A) = 0,则 A 和 B 始终独立

○ P(A), P(B) > 0, 并且 A 和 B 独立 → A 和 B 不相交

○ 如果 A 和 B 不相交,P(A) = 0, P(B) = 0,或者 A 和 B 不独立(反命题)

○ 即使 A、B 和 G 相互独立,A 和 B 的交集,即 A ∩ B 和 G 也可能不是独立的。例如,设 A 为第一个硬币正面朝上的事件,B 为第二个硬币正面朝上的事件,G 为两次抛硬币正面朝上的事件。

③直观意义

○ 有关一个变量的信息不会告诉您有关另一个变量的任何信息

④与条件概率的关系

Pr(X = x | Y = y) = Pr(X = x)

⑷ 相互独立

条件1. 


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条件2. 包括条件1


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③ 与成对独立性的比较

○ 定义:P(Am ∩ Ak) = P(Am) × P(Ak), ∀ m, k

○ 相互独立 ⊆ 成对独立

○ 一般来说,许多事件之间的独立性意味着相互独立

⑸ 条件独立性

①定义


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②条件独立并不总是独立

③独立并不总是有条件的独立

⑹ 全概率定律

①隔断

定义 1. (详尽) Ω = B1 ∪ B2 ∪ ··· ∪ Bn

定义 2. (不相交) Bi ∩ Bj = ∅

②结论


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○提示画本图很容易理解

重要用于归纳贝叶斯定理

⑺ 贝叶斯定理

a假设 1. S = B1 ∪ B2 ∪ ··· ∪ Bn

假设 2. ∀ i, j, Bi ∩ Bj = ∅

③结论


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> ④ 重要性1.可以使用完全不相关的P(A | B)来计算P(B | A)

重要性2. 结果(后验、后验)可以预测原因(先验、先验)

○ A:观察到的事件结果 

○ B: 因果事件

○ P(Bi): 先前

P(Bi | A) 当观察到 A 时,Bi 是原因(后验)的概率

P(A | Bi) 当 Bi 为原因时,A 发生的概率 (likelihood)

⑥ 【贝叶斯统计】(https://jb243.github.io/pages/1192)

○ 在不识别总体的情况下推断概率

○ 声称概率只不过是人类的信念

贝叶斯问题示例定理

示例 1. 诊断率

①癌症患者比例

P(A) = 1%

②诊断时的阳性概率(命中率)

P(乙)

③诊断癌症患者时的阳性概率

P(B A) = 95%

④ 诊断非癌症患者时出现假阳性的概率

P(B Ac) = 5%

问题: 阳性者在诊断过程中真正患癌症的概率

P(A B)

⑥诊断阳性比例采用全概率定律

P(B) = P(B A) + P(B Ac) = 0.95 × 0.01 + 0.05 × 0.99

⑦ 任何人是癌症患者且诊断呈阳性的概率

P(A ∩ B) = P(B A) × P(A) = 0.95 × 0.01

⑧ 回答

P(A B) = P(A ∩ B) ÷ P(B) = 0.16

解读: 由于非癌症患者较多,假阳性率相当高

示例 2. 蒙蒂霍尔问题

①情况

○ 超级跑车站在三扇门之一后面

○ 表演者选择三扇门中的一扇 

○ 节目主持人打开了节目参与者未打开的任何门

○ 展会参与者可以坚持或更改其现有选择

○问题哪种选择合理?

②前提

○ 显示参与者首先选择门1

○ 节目主持人开门3

③定义

○ P(i): 超级跑车在门1后面的概率

○ P(ii): 超级跑车在门 2 后面的概率

○ P(iii): 超级跑车在门3后面的概率

○ P(Ⅰ):主持人选择1号门的概率

○ P(Ⅱ):主持人选择2号门的概率

○ P(Ⅲ): 主持人选择3号门的概率

○ P(i)、P(ii) 和 P(iii) 是先验(原因)

○ P(Ⅰ)、P(Ⅱ)、P(Ⅲ) 是后验(结果)

④条件概率

P(ⅰ | Ⅲ):当主持人选择3号门时,1号门后面有一辆超级跑车的概率

P(Ⅲ | ⅰ):如果1号门后面有一辆超级跑车,主持人选择3号门的概率

⑤ 贝叶斯定理

P(ⅰ | Ⅲ)


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P(ⅱ | Ⅲ)


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P(ⅲ | Ⅲ)


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⑥结论改变选择对表演者有利



输入:2019.06.16 22:02

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