概率基础:1_随机事件与随机变量

目录

 

1-1.随机试验

1-2.随机事件

1-3.频率与概率(频率为实际结果,概率是一收敛结果)

1-4.古典概型(等可能概型)

1-5.条件概率与全概率

1-6.贝叶斯公式

1-7.先验概率与后验概率

1-8.独立事件


1-1.随机试验

随机试验:可以在相同条件下重复进行,每次试验的结果不止一个,事先知道所有可能的结果但不确定是哪一个的试验。

举例:重复的抛出一枚均匀的硬币就是一个随机试验,事先知道它的结果,但是不知道究竟是正面还是反面。
 

1-2.随机事件

定义1:随机试验可能的结果称为样本空间,它的子集就叫做随机事件
定义2:在一定条件下,可能发生也可能不发生的事件叫做随机事件
举例:抛出硬币后可能正面落地,可能反面落地,那么“抛出硬币后正面落地”就是一个随机事件,它可能发生,也可能不发生。
 

1-3.频率与概率(频率为实际结果,概率是一收敛结果)

频率:n 次重复试验,事件A发生的次数为nA ,则nA/n 就是事件A发生的频率。
概率:当重复试验次数n越来越大时,事件A发生的频率nA/n 就会越来越稳定于一个常数;当试验次数趋向无穷大时,频率就等于这个常数,这个常数就被称为概率。
概率是一个随机事件的固有属性,它代表一个随机事件发生的可能程度,而频率是一个随机事件在一系列试验中发生的结果情况,是一个统计值
 

1-4.古典概型(等可能概型)

古典概型:如果一个随机试验的结果有限,并且每一种结果发生的可能性相同,那么这个概率模型就是古典概型,也称为等可能概型
 

1-5.条件概率与全概率

条件概率:

                                                  P(B|A)=P(AB)/P(A),其中P(A)>0


事件A发生的情况下事件B发生的概率,称为条件概率。
全概率:

                           P(A)=P(A|B1)P(B1)+P(A|B2)P(B2)+…+P(A|Bn)P(Bn)


其中,Bi∩Bj=∅,i≠j,i,j=1,2…n; B1∪B2∪…∪Bn=S.
举例:以变化检测中应用贝叶斯时的全概率为例:

                                  

1-6.贝叶斯公式

            

P(A)为全概率公式,P(Bi)为先验概率公式。

举例:

应用到拼写纠正与垃圾邮件过滤。

对于给定观测数据:P(h|D)->P(h)*P(D|h)/P(D);

这个猜测出现的可能P(h)(先验概率);这个猜测生成我们的观测数据的可能性P(D|h);  给定观测数据是我们猜测的可能性。

如变化检测中,求给定一个数据X,这个数据是未变化对象的概率是多少。(求后验概率P(wn|X))

未变化对象的先验概率为P(wn); 在未变化对象wn中观察到对象X的概率为P(X|wn)。

1-7.先验概率与后验概率

先验概率:P(Y)
后验概率:P(Y|X)
先验概率是事前概率,是历史数据统计得到的预判概率;后验概率是一个事件发生后另外一个事件发生的概率,是条件概率。

举例:

根据历史统计数据,这个季节下雨的概率为P(A),而打雷后下雨的概率为P(A|B) ,前者为先验概率,后者为后验概率
贝叶斯公式就是一种通过先验概率计算后验概率的方法

举个例子。

假设我们根据“是否阴天”这个随机变量x(取值为“阴天”或“不阴天”)的观测样本数据,来判断是否会下雨(假设总共只有这两种类别下雨,不下雨)。我们根据经验来判断,比如根据历史数据估,阴天有70%会下雨,也就是说无须观测样本数据就知道下雨的先验概率(Prior Probability)较大。

接着,我们得到了的观测样本数据:“下雨”表现为阴天的 条件概率(或者说这种“可能性”即似然(Likelihood))相比于”不下雨“表现为“阴天”的似然较大。

所以经这次观测之后加强了我们的判断:下雨的后验概率(Posterior Probability)变得比先验概率更大,超过了之前的70%!

反之,则会减弱我们的判断,下雨的后验概率将小于70%。

因此,后验概率包含了先验信息以及观测样本数据提供的后验信息,对先验概率进行了修正,更接近真实情况。

此外,证据因子(Evidence,也被称为归一化常数)可仅看成一个权值因子,以保证各类别的后验概率总和为1从而满足概率条件。

如果我们的目标仅仅是要对所属类别做出一个判别:是“下雨”还是“不下雨”,则无须去计算后验概率的具体数值,只需计算哪个类别的后验概率更大即可。假设下雨和不下雨出现的先验概率相等,则此时类别的判定完全取决于似然和的大小。因此,似然函数(Likelihood,“可能性”)的重要性不是它的具体取值,而是当参数(如类别参数)变化时,函数到底变小还是变大,以便反过来对参数进行估计求解(估计出是还是)。

PS:在面试的时候面到一个问题:问下雨会打雷与打雷要下雨哪个是先验概率,哪个是后验概率?

答:根据“是否打雷”这个随机变量的观测样本,来判断是否下雨。

下雨会打雷这是一个先验概率,因为会是根据以往经验所得,所以为先验概率。

打雷要下雨这是一个后验概率,打雷时要下雨的可能性,是后验概率。(不知道自己说的对不对,可以批评指正)。

1-8.独立事件

相互独立
设A、B是两个随机事件,如果满足P(AB)=P(A)P(B) ,则称A、B相互独立。
定理1
设A、B是两个随机事件,且P(A)>0,则A、B相互独立等价于P(B|A)=P(B)。(B发不发生与A无关)
如果两个时间相互独立,那么一个事件是否发生对另一个事件发生没有影响。
定理2
如果A、B相互独立,则A¯ 与B 、A¯ 与B¯、A与B¯ 均为相互独立事件。
推广到n个事件
设A1,A2,……,An是n(n≥2) 个事件,如果其中任意多个事件的积事件的概率,都等于各事件的概率之积,则称A1,A2,……,An 相互独立。

参考:https://www.cnblogs.com/hbsygfz/p/9282709.html

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