条件概率与贝叶斯公式课件.ppt
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- 条件 概率 贝叶斯 公式 课件
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1、1.3 条件概率与贝叶斯公式条件概率与贝叶斯公式 1.3.1 条件概率与乘法公式条件概率与乘法公式1.3.2 全概率公式与贝叶斯公式全概率公式与贝叶斯公式 实际中,有时会遇到在某一事件实际中,有时会遇到在某一事件A已经发生的条已经发生的条件下,求另一事件件下,求另一事件B发生的概率,称这种概率为发生的概率,称这种概率为A发生发生的条件下的条件下B发生的发生的条件概率条件概率,记为,记为(|)P B A,这种概率,这种概率一般不同于一般不同于()P B 例例1 一个家庭中有两个小孩,已知其中一个是女一个家庭中有两个小孩,已知其中一个是女孩,问另一是男孩的概率是多大(假定一个小孩是男孩,问另一是男
2、孩的概率是多大(假定一个小孩是男还是女是等可能的)还是女是等可能的)?解解 观察两个小孩性别的随机试验所构成的样本空观察两个小孩性别的随机试验所构成的样本空间间 =(男男,男男)、(男男,女女)、(女女,男男)、(女女,女女)设设A=两个小孩中至少有一个男孩两个小孩中至少有一个男孩,B=两个小孩中两个小孩中至少有一个女孩至少有一个女孩,C=一个男孩子一个女孩一个男孩子一个女孩,从而,从而 例例1 一个家庭中有两个小孩,已知其中一个是女孩,一个家庭中有两个小孩,已知其中一个是女孩,问另一是男孩的概率是多大(假定一个小孩是男还是女问另一是男孩的概率是多大(假定一个小孩是男还是女是等可能的)是等可能
3、的)?解解B=(女女,女女),(男男,女女),(女女,男男).显然,显然,P(A)=P(B)=3/4。现在。现在 B 已经发生,排已经发生,排除了有两个男孩的可能性,相当于样本空间由原来的除了有两个男孩的可能性,相当于样本空间由原来的 缩小到现在的缩小到现在的 B=B,而事件相应地缩小到,而事件相应地缩小到 C=(男男,女女),(女女,男男),因此,因此A=(男男,男男),(男男,女女),(女女,男男),C=(男男,女女),(女女,男男).22/4()(|)33/4()P ABP A BP B ()p A 定义定义1 设设 A,B为随机试验为随机试验 E 的两个事件,的两个事件,且且 P(A)
4、0,则称,则称1.3.1 条件概率与乘法公式条件概率与乘法公式为在事件为在事件 A已发生的条件下,事件已发生的条件下,事件B发生的条件概率发生的条件概率.注:注:条件概率与普通概率有相类似的性质:条件概率与普通概率有相类似的性质:()(|)()P ABP B AP A 若若 BC,则,则 P(BC)|A)=P(B|A)+P(C|A).(2)(|)1(|).P B AP B A 条件概率的性质条件概率的性质1 1 非负性非负性0(|)1,P A B2 2 规范性规范性(|)0,(|)1,PBPB3 3 可加性可加性121212(|)(|)(|),.P AABP A BP AB AA其他概率的性质
5、如单调性其他概率的性质如单调性,减法公式减法公式,加法公式等加法公式等条件概率同样具备条件概率同样具备.(1)在缩减的样本空间在缩减的样本空间A中求中求B的的概率,就得到概率,就得到P(B|A).32)|(AABnnABP(2)在在中中,先求先求P(AB)和和P(A),在按定义计算在按定义计算P(B|A)()()|(APABPABP326.04.0 计算条件概率有两种方法计算条件概率有两种方法:例例2 设试验设试验E为掷两颗骰子,观察出现的点数。为掷两颗骰子,观察出现的点数。用用B表示事件表示事件“两颗骰子的点数相等两颗骰子的点数相等”,用,用A表示事表示事件件“两颗骰子的点数之和为两颗骰子的
6、点数之和为4”,求,求 解一解一 以以(i,j)表示两颗骰子的点数,则样本空间表示两颗骰子的点数,则样本空间于是所求概率为于是所求概率为()1 361(|),()6 366P ABP A BP B (|),(|).P A B P A B一共有一共有36个事件。且个事件。且B=(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),(6,6).A=(1,3),(2,2),(3,1),(2,2),(1,3),(3,1)ABAB ()2 361(|).()30 3615P ABP A BP B 例例2 设试验设试验E为掷两颗骰子,观察出现的点数。为掷两颗骰子,观察出现的点数。用用B表示事件表示事
7、件“两颗骰子的点数相等两颗骰子的点数相等”,用,用A表示事表示事件件“两颗骰子的点数之和为两颗骰子的点数之和为4”,求,求 解二解二 当当B发生时,样本空间缩减为发生时,样本空间缩减为于是,于是,(|),(|).P A B P A B在新样本空间在新样本空间B中,中,(1,1),(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),(6,6)B (2,2),A 1(|).6P A B 当当于是,于是,在新样本空间在新样本空间BB (1,3),(3,1),A B21(|).3015P A B 发生时,样本空间缩减为发生时,样本空间缩减为B中中,例例 设某种动物由出生后活到设某种动物由出生后活到20岁的
8、概率为岁的概率为0.8,活到活到25岁的概率为岁的概率为0.4,求现龄为,求现龄为20岁的这种动物活到岁的这种动物活到25岁的概率?岁的概率?解解 设设A=活到活到20岁岁,B=活到活到25岁岁,则则P(A)=0.8,P(B)=0.4.于是所求概率为于是所求概率为由于由于A B,有,有AB=B,因此,因此P(AB)=P(B)=0.4,()0.4(|)0.5.()0.8P ABP B AP A 例例 甲、乙两城市都位于长江下游,根据一百余甲、乙两城市都位于长江下游,根据一百余年气象记录,知道甲、乙两市一年中雨天占的比例分年气象记录,知道甲、乙两市一年中雨天占的比例分别为别为20%和和18%,两地
9、同时下雨的比例为,两地同时下雨的比例为12%,求:,求:(1)乙市为雨天时,甲市也为雨天的概率;)乙市为雨天时,甲市也为雨天的概率;(2)甲市为雨天时,乙市也为雨天的概率)甲市为雨天时,乙市也为雨天的概率.解解 设设A=甲市是雨天甲市是雨天,B=乙市是雨天乙市是雨天,P(A)=0.2,P(B)=0.18,P(AB)=0.12,则则()0.12(|)0.67,()0.18P ABP A BP B()0.12(|)0.60,()0.2P ABP B AP A 例例 一盒中混有一盒中混有100100只新只新 ,旧乒乓球,各有红、旧乒乓球,各有红、白两色,分类如下表。从盒中随机取出一球,若取得白两色,
10、分类如下表。从盒中随机取出一球,若取得的是一只红球,试求该红球是新球的概率。的是一只红球,试求该红球是新球的概率。红红白白新新4030旧旧2010设设 A=“从盒中随机取到一只红球从盒中随机取到一只红球”60An40ABn32)|(AABnnABP B=“从盒中随机取到一只新球从盒中随机取到一只新球”解解:或或10060)(AP10040)(ABP)()()|(APABPABP326.04.0定理定理1.3.1 乘法公式乘法公式若若(B)0,则则 P(AB)=P(B)P(A|B)推广推广 若若P(A1 A2 An-1)0,则,则 P(A1 A2 An)P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1
11、A2)P(An A1 A2 An-1).若若(A)0,则则 P(AB)=P(A)P(B|A)乘法公式还可推广到三个事件的情形:乘法公式还可推广到三个事件的情形:P(ABC)P(A)P(B|A)P(C|AB).上面两式都称为上面两式都称为乘法公式乘法公式,利用它们可以计算两,利用它们可以计算两个事件同时发生的概率个事件同时发生的概率.例例 一袋中装有一袋中装有10个球,其中个球,其中3个黑球,个黑球,7个白球,个白球,先后两次从袋中各取一球(不放回)先后两次从袋中各取一球(不放回)(1)已知第一次取得黑球时,求第二次取得黑球的已知第一次取得黑球时,求第二次取得黑球的概率;概率;(2)已知第二次取
12、得黑球时,求第一次取得黑球的已知第二次取得黑球时,求第一次取得黑球的概率。概率。解解 设设 Ai=“第第 i 次取到的是黑球次取到的是黑球”(i=1,2)92)|()1(12AAP(2)由于由于151)(2102321AAAAP)()()(21212AAPAAPAP9210393107103 例例 一袋中装有一袋中装有10个球,其中个球,其中3个黑球,个黑球,7个白球,个白球,先后两次从袋中各取一球(不放回)先后两次从袋中各取一球(不放回)(1)已知第一次取得黑球时,求第二次取得黑球的已知第一次取得黑球时,求第二次取得黑球的概率;概率;(2)已知第二次取得黑球时,求第一次取得黑球的已知第二次取
13、得黑球时,求第一次取得黑球的概率。概率。解解 设设 Ai=“第第 i 次取到的是黑球次取到的是黑球”(i=1,2)92)()()|(22121APAAPAAP所以所以(2)由于由于151)(2102321AAAAP)()()(21212AAPAAPAP9210393107103 例例 一袋中装有一袋中装有a只白球,只白球,b只黑球,每次任取一球,只黑球,每次任取一球,取后放回,并且再往袋中加进取后放回,并且再往袋中加进c只与取到的球同色的球,只与取到的球同色的球,如此连续取三次,试求三次均为黑球的概率如此连续取三次,试求三次均为黑球的概率 解解 设设A=三次取出的均为黑球三次取出的均为黑球,A
14、i=第第i次取出次取出的是黑球的是黑球,i=1,2,3,则有,则有 A=A1 A2 A3由题意得由题意得121(),(|),bbcP AP AAababc故故 cbacbcbacbbabAP22)(3122(|),2bcP AA Aabc123().P A A A 该摸球模型称为卜里耶(该摸球模型称为卜里耶(Poloya)模型上述概率)模型上述概率显然满足不等式显然满足不等式 P(A1)P(A2|A1)P(A3|A1A2).这说明当黑球越来越多时,黑球被抽到的可能性也这说明当黑球越来越多时,黑球被抽到的可能性也就越来越大,这犹如某种传染病在某地流行时,如不就越来越大,这犹如某种传染病在某地流行
15、时,如不及时控制,则波及范围必将越来越大;地震也是如此,及时控制,则波及范围必将越来越大;地震也是如此,若某地频繁地发生地震,从而被认为再次爆发地震的若某地频繁地发生地震,从而被认为再次爆发地震的可能性就比较大所以,卜里耶模型常常被用作描述可能性就比较大所以,卜里耶模型常常被用作描述传染病传播或地震发生的数学模型传染病传播或地震发生的数学模型 引例:引例:设甲盒有设甲盒有3个白球,个白球,2个红球,乙盒有个红球,乙盒有4个白个白球,球,1个红球,现从甲盒任取个红球,现从甲盒任取2球放入乙盒,再从乙盒球放入乙盒,再从乙盒任取任取2球,求从乙盒取出球,求从乙盒取出2个红球的概率个红球的概率 解解
16、设设A1从甲盒取出从甲盒取出2个红球个红球;A2 从甲盒取出从甲盒取出2个白球个白球;A3从甲盒取出从甲盒取出1个白球个白球1个红球个红球;B=从乙盒取从乙盒取出出2个红球个红球;则则 A1,A2,A3 两两互斥两两互斥,且且A1A2A3 ,所以所以 B=B(A1A2A3)B A1B A2BA3B,P(B)=P(A1BA2BA3B)=P(A1B)P(A2B)P(A3B)=P(A1)P(B|A1)P(A2)P(B|A2)P(A3)P(B|A3)1.3.2 全概率公式与贝叶斯公式全概率公式与贝叶斯公式 引例:引例:设甲盒有设甲盒有3个白球,个白球,2个红球,乙盒有个红球,乙盒有4个白个白球,球,1
17、个红球,现从甲盒任取个红球,现从甲盒任取2球放入乙盒,再从乙盒球放入乙盒,再从乙盒任取任取2球,求从乙盒取出球,求从乙盒取出2个红球的概率个红球的概率 解解 B=B(A1A2A3)B A1B A2BA3B,P(B)=P(A1BA2BA3B)=P(A1B)P(A2B)P(A3B)=P(A1)P(B|A1)P(A2)P(B|A2)P(A3)P(B|A3)22112233322222222257575703.70CCC CCCCCCCCC思考:这种解法是否可一般化?思考:这种解法是否可一般化?1.3.2 全概率公式与贝叶斯公式全概率公式与贝叶斯公式 定义定义1.3.2 设事件设事件1,2,n为为样本
18、空间样本空间 的一组事件。的一组事件。如果如果(1)Ai Aj=(ij);则称则称1,2,n为样本空间为样本空间 的一个的一个划分划分。1.完备事件组(样本空间的一个划分)完备事件组(样本空间的一个划分)niiA1(2)A1A2A3An 例如上例中的例如上例中的 1从甲盒取出从甲盒取出 2 个白球,个白球,2从甲盒取出从甲盒取出 2 个红球,个红球,3从甲盒取出从甲盒取出 1 个白球个白球 1 个红球,个红球,就构成了一个完备事件组。就构成了一个完备事件组。2.全概率公式全概率公式 定理定理 设试验设试验E的样本空间为的样本空间为,设事件,设事件A1,A2,An为样本空间为样本空间的一个划分,
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