AB1,AB2,AB3两两互不相容,所以,由概率的有限可加性
P(A)?P(AB1?AB2?AB3)?P(AB1)?P(AB2)?P(AB3)
?P(B1)P(AB1)?P(B2)P(AB2)?P(B3)P(AB3)
?0.15?0.02?0.80?0.01?0.05?0.03?0.0125.
这里,我们将复杂事件A分解成简单(其概率易求之事件)之事件的和,再结合概率计算的有限可加性及乘法定理,即得所求概率.这就是全概率公式的一个应用,为了导出一般公式,首先引入样本空间的划分的概念.
定义1.6.1 如果n个事件B1,?,Bn满足下列两个条件: (1) B1,?,Bn是两两互不相容; (2) B1???Bn??,
那么,我们称这n个事件B1,?,Bn构成样本空间?的一个划分(或构成一个完备事件组).
若B1,?,Bn是样本空间的一个划分,那么,对每次试验,事件B1,?,Bn中必有一个且仅有一个发生.
在上例中,因为任取的一件产品只能是三家工厂中的一家生产,所以B1,B2,B3构成了这个问题的一个完备事件组,即
BiBj??(i?j),且B1?B2?B3??
定理1.6.1 设n个事件B1,?,Bn为样本空间?的一个划分,且
P(Bi)?0(i?1,2,?n),则对任一个事件A,
P(A)?P(AB1)P(B1)?P(AB2)P(B2)???P(ABn)P(Bn),
称这一公式为全概率公式.
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证明 如图所示
因为A?A??A(B1?B2???Bn)?AB1?AB2???ABn,由假设
(ABi)(ABj)??(i?j),且P(Bi)?0(i?1,2,?n),所以
P(A)?P(AB1)?P(AB2)???P(ABn)
?P(AB1)PB(1?)PA(B2P)B(2??)?PAB(nPB)n ()利用此公式计算的关键是首先找出样本空间的一个划分,这要视具体情况分析.通常我们将B1,?,Bn看作是事件A发生的原因,并且公式中的一些事件的概率和条件概率能从题设中找到或求出.
例1.6.2 甲文具盒内有2支兰色笔和3支黑色笔,乙文具盒内也有2支兰色笔和3支黑色笔,现从甲文具盒中任取2支笔放入乙文具盒,然后再从乙文具盒中任取2支笔,求最后取出的2支笔都是黑色笔的概率.
解 设Bi?“从甲文具盒中取出i支黑色笔放入乙文具盒”,i?0,1,2,
A?“最后取出的2支笔都是黑色笔”. 则
201102C2C3C2C3C2C3163 , P(B0)??,P(B)??,P(B)??12222101010C5C5C5020202C4C3C3C4C2C51036 , P(AB0)?,P(AB)??,P(AB)??13222212121C7C7C7所以
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P(A)??P(Bi)P(ABi)i?021366310????? 10211021102123 ?.70 ?例1.5.10中,若已知取到的是次品,想知道此次品出自何厂,需进一步求出此次品由三家工厂生产的概率分别是多少?
解 显然,这是一个条件概率问题,即要求P(BiA),i?1,2,3,利用条件概率的计算公式,不难得知:
P(B1A)?P(AB1)P(B1)P(AB1)?3P(A)?P(ABi)P(Bi)i?1
?同理可算得
0.02?0.15?0.24.0.0125P(B2A)?0.64, P(B3A)?0.12.
以上结果表明,这只次品极有可能是来自第2家工厂的.
定理1.6.2 设n个事件B1,?,Bn为样本空间?的一个划分,且
P(Bi)?0(i?1,2,?n),则对任一个事件A,
P(BiA)?P(ABi)P(Bi) (i?1,2,?n),
j?P(AB)P(B)jj?1n这个公式称为贝叶斯公式.
贝叶斯公式在概率论与数理统计中有着广泛的应用.通常P(Bi)称为先验概率,它反映了各种“原因”发生可能性的大小,往往是根据以往经验,在试验前已
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确定.而条件概率P(BiA)称为后验概率,它反映了试验后对各种“原因”发生可能性大小的新见解.利用贝叶斯公式可以由“结果”A的发生来分析导致这一结果的各种“原因”Bi发生的可能性大小,即已知“结果”找“原因”.
例1.6.3 一位具有症状S的病人前来医院就诊,他可能患有疾病d1,d2,d3,d4中的一种根据历史资料,该地区患疾病d1,d2,d3,d4的概率分别为又由以往的病历记录知道,当病人患有疾病d1,d2,d3,d4时,0.42,0.20,0.26,0.12,
出现症状S的概率分别为0.90,0.72,0.54,0.30,问:该病人患d3疾病的概率是多少?
解 设A?“患者出现症状S”, Bi?“病人患有di种疾病”,i?1,2,3,4 则
P(B1)?0.42, P(B2)?0.20, P(B3)?0.26, P(B4)?0.12
P(AB1)?0.90, P(AB2)?0.72, P(AB3)?0.54, P(AB4)?0.30.
所以由贝叶斯公式得
P(B3A)?P(B3)P(AB3)?P(B)P(AB)iii?14
?0.26?0.54 0.42?0.90?0.20?0.72?0.26?0.54?0.12?0.30 ?0.2010.
同时,我们还可以计算出当病人出现症状S时患有疾病d1,d2,d4的概率,从而合理地判断病人该患哪一种疾病.
例1.6.4 设甲,乙,丙三导弹向同一敌机射击,甲,乙,丙击中敌机的概率分别为0.4,0.5,0.7.如只有一弹击中,飞机坠毁的概率为0.2;如而弹击中,飞机
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坠毁的概率为0.6;如三弹击中,飞机坠毁的概率为0.9. (1) 求飞机坠毁的概率;
(2) 如已知飞机坠毁,求是二弹击中的概率.
解 设Bi?“恰有i弹击中飞机”(i?0,1,2,3),A?“飞机坠毁”,由于甲,乙,丙三弹是否击中飞机是相互独立的,则
P(B0)?(1?0.4)(1?0.5)(1?0.7)?0.09,
P(B1)?0.4?(1?0.5)(1?0.7)?(1?0.4)?0.5?(1?0.7)?(1?0.4)(1?0.5)?0.7?0.36,
P(B2)?0.4?0.5?(1?0.7)?(1?0.4)?0.5?0.7?0.4?(1?0.5)?0.7?0.41,
P(B3)?0.4?0.5?0.7?0.14,
由条件,有
P(AB0)?0, P(AB1)?0.2, P(AB2)?0.6, P(AB3)?0.9.
(1) 由题意有
P(A)??P(Bi)P(ABi)
i?03 ?0.09?0?0.36?0.2?0.41?0.6?0.14?0.9
?0.444.
(2) 由贝叶斯公式推得
P(B2A)?P(B2)P(AB2)P(A)?0.41?0.6?0.554
0.444这是独立性、全概率公式、贝叶斯公式的综合应用.
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