先驗概率、似然函數與後驗概率

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來先舉一個例子:

如果有一所學校,有60%是男生和40%是女生。女生穿褲子與裙子的數量相同;所有男生穿褲子。一個觀察者,隨機從遠處看到一名學生,觀察者只能看到該學生穿褲子。那麼該學生是女生的概率是多少?這裏題目中觀察者比如近似眼看直接不清性別,或者從裝扮上看不出。答案可以用貝葉斯定理來算。

用事件 G 表示觀察到的學生是女生,用事件 T 表示觀察到的學生穿褲子。於是,現在要計算 P(G|T) ,我們需要知道:

P(G) ,表示一個學生是女生的概率,這是在沒有任何其他信息下的概率。這也就是我們說的先驗概率。由於觀察者隨機看到一名學生,意味着所有的學生都可能被看到,女生在全體學生中的佔比是 40 ,所以概率是 0.4 。

P(B) ,是學生不是女生的概率,也就是學生是男生的概率,也就是在沒有其他任何信息的情況下,學生是男生的先驗概率。 B 事件是 G 事件的互補的事件,這個比例是 60 ,也即 0.6 。

P(T|G) 是在女生中穿褲子的概率,根據題目描述,是相同的 0.5 。這也是 T 事件的概率,given G 事件。

P(T|B) 是在男生中穿褲子的概率,這個值是1。

P(T) 是學生穿褲子的概率,即任意選一個學生,在沒有其他信息的情況下,TA穿褲子的概率。如果要計算的話,那可以計算出所有穿褲子的學生的數量,除以總數,總數可以假設爲常數 C ,但是最後會被約去。或者根據全概率公式 P(T)=P(T|G)P(G)+P(T|B)P(B) 計算得到 P(T)=0.5×0.4+1×0.6=0.8 。

基於以上所有信息,如果觀察到一個穿褲子的學生,並且是女生的概率是

 

 

P(G|T)=P(T|G)P(G)P(T)=0.5×0.40.8=0.25.

 




這就是貝葉斯公式的一個示例,如果是兩個相關的屬性,我們只知道其中一些的概率分佈情況,就可以根據貝葉斯公式來計算其他的一些後驗概率的情況。

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