概率论(7)

2019-01-19 15:41

B= ?他属于容易出事故的人四、贝叶斯公式

?

在上面的计算中,事实上已经建立了一个极为有用的公式:

B1,B2…….是一列互不相容的事件,且 n定理2:若Bi?P(Bi)P(ABi)Bi?1,2.......i?i?1 =,P()>0, ?P(Bj)P(ABj)?BA则对任一事件A,P(A)>0有P (i)=j?1

贝叶斯公式在概率论与数理统计中有着多方面的应用,假定B1,B2…… 是导致试验结果的“原因”,P(Bi)称为先验概率,它反映了各种“原因”发生的可能性的大小,一般是以往经验的总结,在这次试验前已经知道,现在若试验产生了事件A,这个信息将有助与探讨事件发生的“原因”,条件概率P(ABi)称为后验概率,它反映了试验之后对各种“原因”发生的可能性大小的新知识,例如在医疗诊断中,有人为了诊断病人到底是患了B1,B2,?中的那一种病,对病人进行观察与检查,确定了某个指标 (譬如体温、脉搏、转氨酶含量等)他想用这类指标来帮助诊断,这时可以用贝叶斯公式来计算有关概率,首先必须确定先验概率P(Bi)这实际上是确定患各种疾病的大小,以往的资料可以给出一些初步数据(称为发病率),其次要确定P(ABi)这当然要依靠医学知识,一般地,有经验的医生P(ABi)掌握得比较准,从概率论的角度P (BiA)的概率较大,病人患Bi种病的可能性较大,应多加考虑,在实际工作中检查指标A一般有多个,综合所有的后验概率,会对诊断有很大的帮助,在实现计算机自动诊断或辅助诊断中,这种方法是实用价值的。

例7:用甲胎蛋白法普查肝癌,令C=?被检验者患肝癌

A=?甲胎蛋白法检查结果为阳性则 C= ?被检验者未患肝癌

A??

? ?

AC?

)=0.90

?甲胎蛋白法检查结果为阴性

由过去资料 P(AC)=0.95, P(

又已知某地居民的肝癌发病率P(C)=0.0004,在普查中查出一批甲胎蛋白检查结果为阴性的人,求这批人中患有肝癌的概率P(CA)。 解:由贝叶斯公式

53530.0004?0.95P(C)P(AC)?P(C)P(AC)0.0004?0.95?0.9996?0.1?0.0038CAP ()==

P(C)P(AC)由此例可知道,经甲胎蛋白法检查结果为阳性的人群中,其实真正患肝癌的人还是很少的,(只占0.38%),把P(C|A)=0.0038和已知的P(A|C)=0.95及 P(=0.90对比一下是很有意思的。

因此,虽然检验法相当可靠,但是被诊断为肝癌的人确实患肝癌的可能性并不大。

AC)

§1.6独立性

一、 独立性概念 1、 两个事件的独立性

例1、 设袋中有五个球(三新两旧)每次从中取一个,有放回地取两次,记 A={第一次取得新球} B={第二次取得新球}。 求:P(A), P(B), P(B|A)。 3解:显然 P(A)=5 P(B)= P(B|A)=

P(B|A)= P(B) 由此可得P(AB)= P(A) P(B)。

定义:设 A、B ?F,若P(AB)= P(A) P(B) 则称事件A、B是相互独立的,简称为独立的。

依这个定义,必然事件?与不可能事件?与任何事件都相互独立的,因为必然事件与不可能事件的发生与否,的确不受任何事件的影响,也不影响其它事件是否发生。

例2:分别掷两枚均匀的硬币,另A={硬币甲出现正面}, B={硬币乙出现正面} ,验证事件A,B是相互独立的。

验证: Ω={(正、正)(正、反)(反、正)(反、反)}

A={(正、正)(正、反)} B={(反、正)(正、正)} AB={(正、正)1}

1P(A)=P(B)=2 P(AB)= 4= P(A)P(B)

所以A、B是相互独立的。

实质上,在实际问题中,人们常用直觉来判断事件间的”相互独立”性,事实上,分别掷两枚硬币,硬币甲出现正面与否和硬币乙出现正面与否,相互之间没有影响,因而它们是相互独立的,当然有时直觉并不可靠。

例3:一个家庭中有男孩,又有女孩,假定生男孩和生女孩是等可能的, 令A={一个家庭中有男孩,又有女孩}, B={一个家庭中最多有一个女孩} 对下述两种情形,讨论A和B的独立性。

1)家庭中有两个小孩 ; 2)家庭中有三个小孩。 解:1)有两个小孩的家庭,这时样本空间为:

Ω={(男、男),(男、女),(女、男),(女、女)} A={(男、女),(女、男)}

B={(男、男)(男、女)(女、男)(男、女),(女、男)} 1,3,1} AB={于是P(A)=2, P(B)=4, P(AB)=2 由此可知P(AB)?P(A) P(B) 所以 A与B 不独立。

2)有三个小孩的家庭,样本空间Ω={(男、男、男),(男、男、女),(男、女、男),(女、男、男)(男、女、女),(女、女、男),(女、男、女),(女、女、女)}。

1由等可能性可知,这8个基本事件的概率都是8, 这时A包含了6个基本

事件,B包含了34个基本事件, 6AB3包含了3个基本事件41??88482 P(AB)= P(A)= P(B)=

显然 P(AB)=P(A)P(B),从而A与B相互独立。 2、 多个事件的独立性; 定义2、设三个事件A,B,C满足

P(AB)=P(A)P(B)

P(AC)=P(A)P(C) P(BC)=P(B)P(C)

P(ABC)=P(A)P(B) P(C) 称A,B,C相互独立。

由三个事件的独立性可知,若A、B、C两两相互独立,反之不一定成立。 例4.一个均匀的正四面体,其第一面染成红色,第二面染成白色,第三面染成黑色第四面上同时染上红、黑、白三色,以A、C分别记投一次四面体,出现2B、1?42 红、白、黑颜色的事件,则P(A)=P(B)=P(C)=14 P(AB)=P(BC)=P(AC)=1P(ABC)=4

故A、B、C两两相互独立

但不能推出P(ABC)=P(A)P(B)P(C)

同样地 由P(ABC)=P(A)P(B)P(C)不能推出A、B、C两两相互独立。 定义3.对n个事件A1,A2,?,An若对于所有可能的组合1?i?j?k?????n

有 P(AiAj)=P(Ai)p(Aj) P(AiAjAk)=P(Ai)p(Aj)p(Ak)

??……

P(A1A2???An)=P(A1)p(A2)???p(An) 则称A1,A2???An相互独立。

nn个事件相互独立,则必须满足2?n?1个等式。

显然n个事件相互独立,则它们中的任意m(2?m?n)个事件也相互独立。 二、独立性的性质

定理1四对事件{A、B},{A,B},{A,B}、{A、B}中有一对相互独立,则其它三对也相互独立。

定理2 设A1,A2,???,An相互独立,则将其中任意m个(1?m?n)换成其对立事件,则所得n个事件也相互独立。特别地,若A1,A2???An相互独立,则A1,A2,???An也相互独立。 三、独立性的应用

1、相互独立事件至少发生其一的概率的计算 设A1,A2???An相互独立,则

P(A1?A2?????An)=

1-P(A1?A2????An)=1-P(A1A2???An)=1-P(A1)P(A2)???P(An) 这个公式比起独立的场合,要简便的多,它简便的多,它经常用的到

例6.假若每个人血清中含有肝炎病的概率为0.4%,混合100个人的血清,求此血清中含有肝炎病毒的概率?

解:设Ai={第I个人血清中含有肝炎病毒} i?1,2,?,100

可以认为A1,A2???A100相互独立,所求的概率为

P(A1?A2?????A100)=1-P(A1)P(A2)???P(A100)=1-0.996100=0.33

虽然每个人有病毒的概率都是很小,但是混合后,则有很大的概率,在实际工作中,这类效应值得充分重视。

例7.张、王、赵三同学各自独立地去解一道数学题,他们的解出的概率为1/5,1/3,1/4,试求(1)恰有一人解出的概率;(2)难题被解出的概率。 解:设Ai(i=1,2,3)分别表示张、王、赵三同学解出难题这三个事件, 由题设知A1,A2,A3相互独立。

(1) 令A={三人中恰有一人解出难题}

则A=A1A2A3?A1A2A3?A1A2A3

P(A)=

P(A1A2A3)=P(A1A2A3)=P(A1A2A3)=P(A1)P(A2)P(A3)+P(A1)P(A2)P(A3)+

11111111113(1?)(1?)?(1?)?(1?)?(1?)(1?)??P(A1)P(A2)P(A3)=53453453430。 (2)令B={难题解出}

11131?(1?)(1?)(1?)?P(B)?P(A1?A2?A3)=1-P(A1)P(A2)P(A3)=5345 。

2、在可靠性理论中的应用

对于一个电子元件,它能正常工作的概率p,称为它的可靠性,元件组成系统,系统正常工作的概率称为该系统的可靠性,随着近代电子技术组成迅猛发展,关于元件和系统可靠性的研究已发展成为一门新的学科------可靠性理论.概率论是研究可靠性理论的重要工具。

例8.如果构成系统的每个元件的可靠性均为r,0


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