参考文章
《概率论与数理统计》浙大版(第四版)教材
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基本概念
条件概率
条件概率是指事件A在另外一个事件B已经发生条件下的发生概率。条件概率表示为:P(A|B),读作“在B的条件下A的概率”。条件概率可以用决策树进行计算。若只有两个事件A,B,那么$$P(A|B)=\frac{P(A|B)}{P(B)}$$
概率测度
如果事件 B 的概率 P(B) > 0
那么 Q(A) = P(A | B)
在所有事件 A 上所定义的函数 Q 就是概率测度。
如果 P(B) = 0
P(A | B)
没有定义。 条件概率可以用决策树进行计算。
基本定理
定理1
设A,B
是两个事件,且A
不是不可能事件,则称 \(P(B|A)=\frac{P(AB)}{P(A)} \) 为在事件A发生的条件下,事件B
发生的条件概率。一般地,\(P(B|A) \neq P(B) \),且它满足以下三条件:
(1)非负性;(2)规范性;(3)可列可加性。
定理2
设E 为随机试验,Ω
为样本空间,A,B
为任意两个事件,设P(A)>0
,称 \(P(B|A)=\frac{P(AB)}{P(A)} \) 为在“事件A
发生”的条件下事件B
的条件概率。
上述乘法公式可推广到任意有穷多个事件时的情况。
设 \( A_1, A_2 \ldots A_n \) 为任意 n
个事件(n≥2)
且 \( P(A_1, A_2 \ldots A_n ) > 0\)则 \( P(A_1, A_2 \ldots A_n ) =P(A_1)P(A_2|A_1) \ldots P(A_n|A_1 A_2 \ldots A_{n-1}) \)
定理3 (全概率公式)
如果事件\(B_1、B_2、B_3 \ldots B_n\) 构成一个完备事件组,即它们两两互不相容,其和为全集;并且P(Bi)大于0,则对任一事件A有
\(P(A)=P(A|B_1)P(B_1) + P(A|B_2)P(B_2) + \ldots + P(A|B_n)P(B_n) = \sum_{i=1}^{n} P(A_i)(B|A_i) \)
特别地,对于任意两随机事件A和B,有如下成立
\(P(B)=P(B|A)P(A) + P(B|\overline A)P(\overline A)\)
定理4 (贝叶斯公式)
通常,事件A在事件B(发生)的条件下的概率,与事件B在事件A的条件下的概率是不一样的;然而,这两者是有确定的关系,贝叶斯法则就是这种关系的陈述。
\(P(A_i|B) = \frac{P(B|A_i)P(A_i)}{\sum_{i=1}^{n} P(B|A_i)P(A_i)} \)
例题一
\(P(A)=\frac{1}{4}, P(B|A)=\frac{1}{3},P(A|B)=\frac{1}{2},求 P(A \cup B),P(; \bar{A} ; |A \cup B) \)
解:
\( P(B|A) = \frac{P(A \cap B)}{P(A)} = \frac{1}{3} \)
\( P(A|B) = \frac{P(A \cap B)}{P(B)} = \frac{1}{2} \)
\( P(A \cap B) = P(A)P(B|A) = \frac{1}{12} \)
\( P(A) = \frac{1}{4} \)
\( P(B) = \frac{1}{6} \)
\( P(A \cup B) = P(A) + P(B) - P(A \cap B) = \frac{1}{3} \)
\(P(; \bar{A} ; |A \cup B) = \frac{P({B}-P(A \cap B))}{P(A \cup B)} = \frac{1}{4}\)
例题二
一个盒子有五个红球,四个白球,采用不放回抽样,每次取一个,取三次。
(1)求前两次中至少有一次取到红球的概率
(2)已知前两次中至少有一次取到红球,求前两次中恰有一次取到红球的概率
(3)求第1,2次取到红球,第三次取到白球的概率
解:
设
\(A_i=\begin{Bmatrix}第i次取到红球事件\end{Bmatrix}\)
\(B=\begin{Bmatrix}前面两次当中至少有一次取得红球\end{Bmatrix}\)
\(C=\begin{Bmatrix}前面两次当中恰好有一次取得红球\end{Bmatrix}\)
则
\(P(B) = 1 - P(\overline{B}) = 1- P(\overline{A_1})P(\overline{A_2}|\overline{A_1}) = 1 - \frac{4}{9} \times \frac{3}{8} = \frac{5}{6} \)
\(P(C) = 1- P(A_1 A_2|B) = \frac{2}{3} \)
\(P(A_1 A_2 \overline{A_3}) = \frac{5}{9} \times \frac{4}{8} \times \frac{4}{7}= \frac{10}{63} \)
例题三
某人参加某种考核,已知第一次参加能通过的概率是60%,若第一次未通过,第二次参加能通过的概率是70%,若前两次未通过,第二次参加能通过的概率是80%,求此人最多三次就能通过考核的概率。
解:
设
\(A_i=\begin{Bmatrix}第i通过考核\end{Bmatrix}\)
\( 1 - P(\overline{A_1}\overline{A_2}\overline{A_3}) = 1 - 0.4 \times 0.3 \times 0.2 = 0.976 \)
例题四
一小学举办家长开放日,欢迎家长参加活动,小明的母亲参加的概率为80%,若母亲参加,则父亲参加的概率为30%,若母亲不参加,则父亲参加的概率为90%。
(1)求父母都参加的概率
(2)求父母参加的概率
(3)在已知父亲参加的条件下,求母亲参加的概率
解:
设
\(A=\begin{Bmatrix}母亲参加\end{Bmatrix}\)
\(B=\begin{Bmatrix}父亲参加\end{Bmatrix}\)
\(P(A) = 0.8\)
\(P(B|A)=0.3\)
\(P(B|\overline{A}) = 0.9\)
\(P(B|A)= \frac{P(AB)}{P(A)} = 0.3 => P(AB)=0.24\)
\(P(B)= P(A)P(B|A) + P(\overline{A})P(B|\overline{A}) = 0.8 \times 0.3 + 0.2 \times 0.9 = 0.42 \)
\(P(A|B)= \frac{P(AB)}{P(B)} = \frac{4}{7} \)
例题五
有甲乙两盒,甲盒有三个红球两个白球,乙盒有两个红球,一个白球。先从甲盒中采用不放回抽样取3球放入到乙盒,再从乙盒中取一个球,球取到的是红球的概率。
解:
设
\(A=\begin{Bmatrix}甲盒中取球\end{Bmatrix}\)
\(B=\begin{Bmatrix}乙盒中去球\end{Bmatrix}\)
\(
P(B)=P(B|A_1) \times P(A_1) + P(B|A_2) \times P(A_2) + P(B|A_3) \times P(A_3) = \\
\frac{1}{2} \times \frac{C_{3}^{1}C_{2}^{2}}{C_{5}^{3}} + \frac{2}{3} \times \frac{C_{3}^{2}C_{2}^{1}}{C_{5}^{3}} + \frac{5}{6} \times \frac{C_{3}^{3}}{C_{5}^{3}} = \frac{19}{30} \\
\)
例题六
根据以往的临床记录某种诊断癌症的试验具有5%的假阳性以及%3的假阴性
若设
A={试验反应是阳性}
C={被诊断患有癌症}
则有
\(P(A| \overline{C}) = 5% \)
\(P(\overline{A}|C) = 3% \)
已知某一群体P(C) = 0.005
,问这种方法能否用于普查。
\(
P(C|A) = \frac{P(CA)}{P(A)} = \frac{P(CA)}{P(A|C)P(C) + P(A|\overline{C})P(\overline{C})} = 0.08882783882783883
\)