概率複習 第一章 基本概念

本文用於複習概率論的相關知識點,因爲好久不接觸了,忘了不少。這裏撿起來,方便學習其他知識。

總目錄

概率複習 第一章 基本概念

概率複習 第二章 隨機變量及其分佈

本章目錄

事件的運算

交換律

結合律

分配率

摩根定律

概率含義及性質

可列可加性:

有限可加性:

差事件的概率

逆事件的概率

概率的加法公式

條件概率

條件概率的計算

條件概率的可列可加性:

條件概率的加法公式:

乘法定理

全概率公式

貝葉斯公式

獨立性

事件相互獨立

事件獨立的定理


事件的運算

交換律

A \cup B = B \cup A

A\cap B = B\cap A

結合律

A\cup (B\cup C)=(A\cup B) \cup C

A\cap (B\cap C)=(A\cap B) \cap C

分配率

A\cap (B\cup C)=(A\cap B) \cup (A\cap C)

A\cup (B\cap C)=(A\cup B) \cap (A\cup C)

摩根定律

\overline{A\cup B} = \overline{A} \cap \overline{B}

\overline{A\cap B} = \overline{A} \cup \overline{B}


概率含義及性質

概率記爲P,性質如下:

P\geq 0

s是一個必然事件

P(s) = 1

可列可加性:

互不相容的事件A1,A2...有:

P(A_1 \cup A_2 \cup ... ) = P(A_1) +P(A_2) +...

有限可加性:

互不相容的事件A1,A2...An有:

P(A_1 \cup A_2 \cup ...\cup A_n ) = P(A_1) +P(A_2) +...+P(A_n)

差事件的概率

A\sqsubset B,則

P(B-A)=P(B)-P(A)

P(B)\geq P(A)

逆事件的概率

P(\bar{A})=1-P(A)

概率的加法公式

P(A\cup B)=P(A)+P(B)-P(AB)

可以推廣到多個事件的情況,如下:

 

 


條件概率

條件概率的計算

P(B|A)=\frac{P(AB)}{P(A)}       

P(B|A) 表示在A空間中(A條件下),滿足事件B部分,所佔的比例

條件概率的可列可加性:

互不相容的事件B1,B2...有:

P\left ( \bigcup_{1}^{\infty } B_i | A \right) = \sum_{1}^{\infty}P(B_i|A)

條件概率的加法公式:

任意事件B1 B2,在條件A下,有:

P(B_1\cup B_2 | A) = P(B_1|A)+P(B_2|A)-P(B_1\cap B_2|A)

乘法定理

由條件概率公式,可以有:

P(A)> 0,有:

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

全概率公式

如右邊這個視頻,講解得很詳細了:全概率公式考研視頻講解

互不相容的事件B1 B2 ... Bn構成一個樣本空間S的劃分(樣本空間S的完備事件集,也就是B1 B2 ... 充滿了樣本空間),

若A是S中的一個事件,則:

P(A)=P(AB_1)+P(AB_2)+...+P(AB_n)

也就是A和所有B事件的交集加起來。上面是全概率公式的一種形式。

很好理解,全就是某個事件在一整個劃分上,相交的部分,的總和。

根據乘法公式,可以將全概率公式改爲如下變型:

P(A)=P(A|B_1)P(B_1)+P(A|B_2)P(B_2)+...+P(A|B_n)P(B_n )

貝葉斯公式

推導過程,也可以參考上面說的這個視頻:全概率公式考研視頻講解

貝葉斯公式,是一個條件概率,指在條件A下,一個劃分中的某個事件Bi的概率:

P(B_i|A)

由條件概率公式展開有:

{\color{DarkBlue} P(B_i|A)=\frac{P(B_iA)}{P(A)}}

由於

P(B_iA)=P(A|B_i)P(B_i)

P(A)=P(A|B_1)P(B_1)+P(A|B_2)P(B_2)+...+P(A|B_n)P(B_n )

所以,貝葉斯公式爲:

\mathbf{P(B_i|A)=\frac{P(A|B_i)P(B_i)}{P(A|B_1)P(B_1)+P(A|B_2)P(B_2)+...+P(A|B_n)P(B_n )}}

很神奇,它表示在A條件下,事件Bi的概率,可以轉換爲,求:

  • 在劃分事件B1或B2或...或Bi...或Bn條件下,A事件的概率,即:P(A|B_1),...P(A|B_i),...P(A|B_n),
  • 劃分(完備事件集)事件B1 B2 ... Bi ... Bn的概率,即P(B_1),...P(B_i),...P(B_n),

然後把上面求得的概率,組合起來:

  • 分子是Bi條件下A的概率乘以Bi的概率
  • 分母是A對於劃分B的全概率

這樣就構成了貝葉斯公式了。

實際計算時,可能會用到很多變型,因爲涉及到各種變換。所以需要具體情況具體分析。

但記住,貝葉斯公式,本質就是一個條件概率。只是把它轉換成其他計算方式而已。

獨立性

事件相互獨立

如果A和B滿足:

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

則A和B獨立

事件獨立的定理

定理一:

當P(A)>0,若A和B獨立,則

P(B|A)=P(B)

反之亦然。

對於多個事件,它們的n個組合都獨立,說明這堆事件相互獨立。

定理二:

若A和B獨立,則它們的逆事件的組合也獨立,包括如下組合:

對於n個獨立事件,它們逆事件的任意組合,也是獨立的。

 

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