条件概率

条件概率

中文名 条件概率
表示 P(A|B)
计算 决策树
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基础定义

设 A 与 B 为样本空间 Ω 中的两个事件,其中 P(B)>0。那么在事件 B 发生的条件下,事件 A 发生的条件概率为:

条件概率有时候也称为:后验概率。

举例说明

条件概率的谬论是假设P(A|B)大致等于P(B|A)。数学家John Allen Paulos在他的《数学盲》一书中指出医生、律师以及其他受过很好教育的非统计学家经常会犯这样的错误。这种错误可以通过用实数而不是概率来描述数据的方法来避免。

P(A|B)与P(B|A)的关系如下所示:

下面是一个虚构但写实的例子,P(A|B)与P(B|A)的差距可能令人惊讶,同时也相当明显。

若想分辨某些个体是否有重大疾病,以便早期治疗,我们可能会对一大群人进行检验。虽然其益处明显可见,但同时,检验行为有一个地方引起争议,就是有检出假阳性的结果的可能:若有个未得疾病的人,却在初检时被误检为得病,他可能会感到苦恼烦闷,一直持续到更详细的检测显示他并未得病为止。而且就算在告知他其实是健康的人后,也可能因此对他的人生有负面影响。

这个问题的重要性,最适合用条件概率的观点来解释。

假设人群中有1%的人罹患此疾病,而其他人是健康的。我们随机选出任一个体,并将患病以disease、健康以well表示:

假设检验动作实施在未患病的人身上时,有1%的概率其结果为假阳性(阳性以positive表示)。意即:

,而且

最后,假设检验动作实施在患病的人身上时,有1%的概率其结果为假阴性(阴性以negative表示)。意即:

现在,由计算可知:

是整群人中健康、且测定为阴性者的比率。

是整群人中得病、且测定为阳性者的比率。

是整群人中被测定为假阳性者的比率。

是整群人中被测定为假阴性者的比率。

进一步得出:

是整群人中被测出为阳性者的比率。

是某人被测出为阳性时,实际上真的得了病的概率。

这个例子里面,我们很轻易可以看出P(positive|disease)=99%与P(disease|positive)=50%的差距:前者是你得了病,而被检出为阳性的条件概率;后者是你被检出为阳性,而你实际上真得了病的条件概率。由我们在本例中所选的数字,最终结果可能令人难以接受:被测定为阳性者,其中的半数实际上是假阳性。

特性

统计独立性

当且仅当两个随机事件A与B满足

的时候,它们才是统计独立的,这样联合概率可以表示为各自概率的简单乘积。

同样,对于两个独立事件A与B有

以及

换句话说,如果A与B是相互独立的,那么A在B这个前提下的条件概率就是A自身的概率;同样,B在A的前提下的条件概率就是B自身的概率。

互斥性

当且仅当A与B满足

的时候,A与B是互斥的。

因此,

换句话说,如果B已经发生,由于A不能和B在同一场合下发生,那么A发生的概率为零;同样,如果A已经发生,那么B发生的概率为零。

其它

如果事件的概率,那么在所有事件上所定义的函数就是概率测度。

如果没有定义。

条件概率可以用决策树进行计算。

形式定义

考虑概率空间Ω(S, σ(S)),其中σ(S)是集S上的σ代数,Ω上对应于随机变量X的概率测度(可以理解为概率分布)为PX;又A∈σ(S),PX(A)≥0(这里可以理解为事件A,A不是零测集)。则∀E∈σ(S),可以定义集函数PX|A如下:

PX|A(E)=PX(A∩E)/PX(E)。

易知PX|A也是Ω上的概率测度,此测度称为X在A下的条件测度(条件概率分布)。

独立性:设A,B∈σ(S),称A,B在概率测度P下为相互独立的,若P(A∩E)=P(A)P(E)。

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