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为什么对于正概率事件 A 和 B,贝叶斯定理是正确的?

贝叶斯定理之所以正确,是因为两个事件的联合概率可以通过两种对称的方式进行分解。A 和 B 同时发生的概率等于 A 的概率乘以在 A 发生的条件下 B 的条件概率,同时也等于 B 的概率乘以在 B 发生的条件下 A 的条件概率。将这两个表达式等同起来,并除以适当的边缘概率,即可得出贝叶斯定理。

适用条件

  • A 和 B 是同一概率空间中的事件。
  • 此处使用的普通条件概率要求 A 和 B 都具有正概率。

理解与推导

  1. 识别联合概率 P(A 且 B)。
  2. 将 P(A 且 B) 表达为 P(A)PP(A)P(B|A),即先取 A 为真的案例比例,再取其中 B 也为真的比例。
  3. 将 P(A 且 B) 表达为 P(B)PP(B)P(A|B),即交换 A 和 B 的角色镜像上一步。
  4. 将两个表达式等同:P(A)PP(A)P(B|A) = P(B)PP(B)P(A|B)。
  5. 除以 P(B)P(B) 解出 P(A|B),得到 P(A|B) = P(A)PP(A)P(B|A)/P(B)。
  6. 或者,除以 P(A)P(A) 解出 P(B|A),得到 P(B|A) = P(B)PP(B)P(A|B)/P(A)。

例子

视频显示了链式等式 P(B)PP(B)P(A|B) = P(A 且 B) = P(A)PP(A)P(B|A),然后将其重排为 P(A|B) = P(A)PP(A)P(B|A)/P(B) 和 P(B|A) = P(B)PP(B)P(A|B)/P(A)。

容易误解的地方

  • 误将看起来不对称的乘积公式当作真正不对称的联合概率;它们是相等的,因为两者计算的都是同一个事件概率 P(A 且 B)。
  • 忽视重排公式中分母非零的需要;要除以 P(B)P(B) 或 P(A)P(A),分别需要 P(B)≠0P(B) \ne 0 或 P(A)≠0P(A) \ne 0。

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