条件概率及其应用

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概率论中的条件概率基本概念及其应用

概率论中的条件概率基本概念及其应用

概率论中的条件概率基本概念及其应用概率论是一门重要的数学分支,它研究的是随机事件的概率性质。

其中,条件概率是概率论中基本的概念之一,它是指在已知某个事件发生的条件下,另一个事件发生的概率。

本文将介绍条件概率的基本概念和应用。

一、条件概率的基本概念1. 条件概率的定义设A和B是两个随机事件,且P(B) > 0。

在事件B发生的条件下,事件A发生的概率称为事件A在事件B发生的条件下的条件概率,记为P(A|B),它的计算公式为:P(A|B) = P(AB) / P(B)其中,P(AB)是事件A和事件B同时发生的概率,P(B)是事件B发生的概率。

2. 乘法规则条件概率中的乘法规则指的是两个事件同时发生的概率等于先发生其中一个事件的概率乘上发生另一个事件的条件概率,即:P(AB) = P(B)P(A|B) = P(A)P(B|A)其中,P(A)和P(B)是两个事件的边际概率,P(B|A)是在事件A发生的条件下,事件B发生的概率。

3. 独立性如果两个事件A和B满足P(A|B) = P(A),则称A和B是独立的。

独立性是条件概率中的重要概念,它可以帮助我们简化计算。

二、条件概率的应用条件概率在实际应用中有广泛的用途,下面我们将介绍几个常见的应用案例。

1. 贝叶斯定理贝叶斯定理是概率论中的重要定理,它可以用于计算先验概率和后验概率之间的关系。

设A和B是两个随机事件,且P(A) > 0。

则有:P(B|A) = P(A|B)P(B) / P(A)该公式表明,我们可以根据先验概率和条件概率来计算后验概率,从而对随机事件进行预测和决策。

2. 置信度在实际决策中,人们往往需要根据已知信息来判断某个假设的可信度。

条件概率可以用于计算置信度。

假设A是某个假设,B是一些观测数据,那么我们可以通过计算P(A|B)来评估A的可信度。

3. 风险评估在金融、医疗等领域中,风险评估是一个重要的问题。

条件概率可以用于计算风险发生的概率,从而提供决策依据。

条件概率及其应用

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学号:**********本科毕业论文(设计)(2014 届)条件概率及其应用院系数学与统计学院专业数学与应用数学姓名冯杰指导教师孙晓玲职称副教授摘要条件概率是概率论中的一个重要而实用的概念,在概率论的知识体系中起着承上启下的作用.因而本文以条件概率及其应用作为研究课题,研究条件概率的概念、性质以及相关的四个公式(条件概率公式、乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式)的基本计算方法,并研究全概率公式以及贝叶斯公式在实际生活中的应用.通过本课题的研究,可了解抽签问题和风险决策问题中全概率公式和贝叶斯公式的应用.了解应用条件概率方法可以使实际生活中的问题转变为相关概率计算,让问题解决过程变得简洁,清晰.因此,研究条件概率及其应用有着极其重要的意义.关键词:条件概率;全概率公式;贝叶斯公式;风险决策ABSTRACTConditional probability is an important and useful concepts in probability theory, play a connecting role in probability theory system. So in this paper, the conditional probability and its application as the research subject, research condition probability concept, character and correlation of four formula (conditional probability formula, multiplication formula, the formula of total probability, the Bias formula) the basic calculation methods, application and study the full probability formula and Bias formula in practical life. Through the study of this subject, can understand the application of ballot problem and risk decision making problem in the whole probability formula and Bias formula. The probabilistic method to understand the application conditions can make real life problems into the relevant probability calculation so, problem solving process more concise, clear. Therefore, there is an extremely important significance of conditional probability and Its Applications.Key words:conditional probability;complete probability formula;Bayes formula;Risk decision目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1引言 (1)2条件概率的概念及重要公式 (1)2.1条件概率概念及性质 (1)2.2乘法公式 (2)2.3 全概率公式 (3)2.4贝叶斯公式 (3)3条件概率基本公式计算方法 (4)3.1乘法公式计算方法 (4)3.2全概率公式计算方法 (5)3.3贝叶斯公式计算方法 (5)4条件概率基本公式的应用技巧 (6)4.1公式之间的联系 (6)4.2应用技巧 (7)5条件概率在实践中的应用 (7)5.1全概率公式在抽签问题中的应用 (7)5.2贝叶斯公式在风险决策中的应用 (9)6结论 (11)参考文献 (12)1 引言在做数学习题的时候,可以用很多方法解同一道题目,从而可以从这些解题方法中找到最优化、最适合自己的解题方法.同样在解决实际生活中的问题时也有不同的解决方法,从中找到最优化的解决方法.随着对条件概率的深入研究,条件概率的解题方法不仅在概率问题中得到应用,更是凭借它的直观化,在很多的实际生活问题中得到广泛的应用.本课题的研究意义就在于利用条件概率的解题方法,使生活中的数学问题在运用条件概率方法求解时能够变得更加简洁明了,如在临床医学、无线电通讯、产品质量以及教育科研等很多领域都得到了不同程度的应用.条件概率思想方法的运用可以使得这些生活问题更容易解决.要将条件概率的解题方法应用在生活问题中,先要把生活中的问题抽象成数学问题进行分析,然后构造恰当的概率模型,再运用相应的概率模型进行解题,使解答过程更简洁.在此类问题中,最主要的难点就是如何构建恰当的概率模型,从而转化为具体的概率求解问题.通过条件概率的解题方法在生活问题中得到运用,体会概率论作为数学里的一个重要分支的意义,加深人们学习条件概率的重要公式的兴趣.2 条件概率的概念及重要公式2.1 条件概率概念及性质1.条件概率概念概率(英文名:probability ),是表征随机事件发生可能性大小的量,是事件本身所固有的不随人的主观意愿而改变的一种属性.通俗的讲:概率是随机事件发生的可能性大小,它是随机事件出现可能性的量度]1[.在遇到有关概率问题的时候,总是需要在某个特定的条件下进行分析.但有时也会碰到这种情况:在知道其中一个事件B 发生的前提条件下,求出另一事件A 发生的概率.例如:某周五晚上,你考虑周末要么出去游玩,要么在家.然而当晚天气预报表示明天下雨的概率为0.3,反之就不下雨.显然,事件“明天不下雨”或“下雨”的发生使得“出去游玩与否”的概率发生了改变.将这种“明天不下雨”已发生条件下“出去游玩”的概率称为条件概率;与此相对应,若只考虑周末“是否出去游玩”的概率可称为无条件概率.若将“明天不下雨”记作事件B ,那么“出去游玩”就记作事件A ,因而要计算的概率事实上就是“在知道事件B 发生的条件下,事件A 发生的概率”,这个概率可记为)(B A P .条件概率在概率论中处于很重要的地位,它主要是求解在事件A 已经发生的条件下,事件B 发生的概率.此时,对于条件概率来说,要抓住两个点:一是要知道生活中哪些是条件概率,其中的条件是什么;二是将如何计算条件概率.为此,引入条件概率的定义如下]2[:定义1:设B A ,为两个事件,且0)( A P ,则称)()(A P AB P 为事件A 发生的条件下,事件B 发生的条件概率,记为:)()()(A P AB P A B P =--------- 条件概率公式(1) 定义2:设B A ,为两个事件,且0)(>B P ,则称)()(B P AB P 为事件B 发生的条件下,事件A 发生的条件概率,记为:)()()(B P AB P B A P = ---------- 条件概率公式(2) 定义3:如果事件B 发生不影响事件A 发生的可能性,即)()(B P A B P =,就说明事件A 与B 是相互独立的.特别地,上述事件B A ,相互独立,就是指条件概率转化为无条件概率,因而无条件概率是条件概率的特殊情况;若事件A 为不可能事件时,)(A B P 就毫无意义.2.条件概率的性质根据条件概率的公式化定义,可以获得以下一些相关的性质]2[:性质1.1)(=ΩA P ;性质2.0)(=ΩA P ,)0)((>A P ;性质3.0)(>A B P ,)0)((>A P ;性质4.若事件 ,,,,21n B B B 两两相互排斥,则∑∞=∞==11)()(i i i i A B P A B P ;性质5.A 和B 是样本空间Ω中的任意事件,0)(>C P ,)(-)()-(C AB P B P C A B P =; 性质6.)(-1)(B A P B A P =, )0)((>B P ;性质7.)(-)()()(C AB P C B P C A P B A P +=⋃,)0)((>C P .到此,仅仅给出的条件概率公式化定义是严密的数学定义以及相关的性质,我们仅能通过定义对概率进行探讨,并没有给出具体的计算方法,那么接下来就从条件概率的重要公式讨论概率的计算问题. 2.2 乘法公式在初次学习条件概率时,都会避免不了出现这种错误:即将)(AB P 与)(A B P 弄混淆,为了更好的学习条件概率,需要分清两者之间的区别于联系.两者之间的区别:)(AB P 是说在随机试验E 中,事件A 发生的同时,事件B 无条件地在原始样本空间下发生的概率;而)(A B P 是指在E 中,附加一个条件A 已经发生情况下,在新的样本空间下,事件B 也发生的条件概率,因而事件“AB ”与事件“A B ”是两个不同的概念.两者之间的关系可以通过乘法公式帮助理解.现在给出乘法公式如下:定理1]3[:设B A ,为两个事件,若0)(>A P ,则有: )()()(A B P A P AB P =-------------乘法公式(3)若0)(>B P ,则有:)()()(B A P B P AB P =-------------乘法公式(4)将以上的乘法公式进行推广可得.定理2]7[:假设有n 个事件n A A A ,,,21 满足0)(1-21>n A A A P ,则就可以得到公式:)()()()()(1-2121312121n n n A A A A P A A A P A A P A P A A A P =.这就是乘法公式,它揭示了)(),(),(AB P A B P A P 三者之间的关系,在解题时只要知道其中的两个就可以求出第三个,最主要在于分析实际问题中已知的是什么,要求的是什么.从另一个方面可以理解乘法公式就是利用条件概率)(B A P 来计算)(AB P 的.乘法公式是普遍成立的,只要作为“条件的事件”的概率不为零.2.3 全概率公式在解决现实生活中有关概率问题的时候,并不是所有的概率问题都可以用概率乘法公式,例如在遇到有关复杂事件的概率问题时,就要先把该复杂事件划分为很多个相互独立的,同时又相对比较简单的事件的总和.这时就可以先求出这些简单事件的概率,接着通过乘法公式与加法公式得到所求复杂事件的概率.而这种方法的一般化,就得到了下列公式,这个公式被称作全概率公式.定义4]9[:设Ω为随机试验E 的样本空间,n B B B ,,,21 为Ω中的一组事件,如果满足下列条件:(1)∅=j i B B ),,2,1,;(n j i j i =≠;(2)Ω== ni i B 1;则称n B B B ,,,21 为样本空间Ω的一个划分.定理3]4[:设n B B B ,,,21 为Ω的一个划分,并且0)(>i B P ),,2,1(n i =,则对样本空间Ω中的任意件A ,有: )()()(1i ni i B A P B P A P ∑==--------------全概率公式(5)注意:全概率公式中所提到的“全”,就是说要将B 事件发生的每种情况“全”部要考虑到,也就是说n B B B ,,21是一个完备事件组.2.4 贝叶斯公式现实生活中,不但要会计算复杂事件的概率,还要会求解此类事件概率:若试验结果(事件A )是由于n 种原因n B B B ,,,21 中的某一种原因造成的,现在知道试验出现的结果A ,分析它是由于原因i B 造成的概率)(A B P i ),,2,1(n i =,就需要用合适这类问题的计算公式,为此给出以下公式:定理4]7[:设n B B B ,,,21 为样本空间Ω的一个划分,并且0)(>i B P ),,2,1(n i =,则对任意满足0)(>A P 的事件A ,有:∑==n i ii i i i B A P B P B A P B P A B P 1)()()()()( ),,2,1(n i =---贝叶斯公式(6)注意:此公式左端的条件概率)(A B P i 与公式右端的条件概率)(i B A P ,原因i B 与结果A 的位置正好对调.公式右端分母部分是n 项和,其中每一项的形式与分子一致,而分子恰是分母中的一项.3 条件概率基本公式计算方法3.1 乘法公式计算方法一般会遇到计算一个事件在另一个事件发生的前提条件下发生的概率,这时主要注意其中已知事件是哪个,而需要计算的事件是哪个,只要分清楚这两个问题,就可以根据乘法公式进行解题.而当遇到求某一个事件在另外几个事件发生的条件下发生的概率时,就需要分清楚那几个事件在不同情况下发生的概率,最后在通过乘法公式进行求解.【例1】在一个密封的黑盒子中有14个大小形状相同的小方块,其中有6个红色的,8个绿色的,不放回的从黑盒子中取出3个小方块,则取出方块的顺序为红绿红的概率是多少? 解析:由题意可知可以用乘法公式求解.分析可得取出小方块跟先后的顺序有关,从而设事件i A :第i 次取到红色小方块,A :取出的三个小方块的顺序为红绿红.根据该题的规则可以选择如下的公式进行求解:8110125138146)()()()()(123121321=⨯⨯===A A A P A A P A P A A A P A P 综上所述:顺序为白黑白的概率是8110. 【例2】某人忘记了银行卡密码的最后一位数字,因而他随意地输入数字.求出在银行卡冻结之前(密码三次输入不正确将被冻结)输入正确密码的概率.若附加一个条件:已知最后一个数字是偶数,那此时的输入正确密码的概率是多少?解:设k A =“第k 次输入正确密码”,3,2,1=k ,B =“在银行卡冻结前输入正确密码”, 则事件B 可以表示为321211A A A A A A B =,根据题意可利用条件概率的相关公式得:)()()()(321211A A A P A A P A P B P ++=103819810991109101)()()()()()(2131211211=⨯⨯+⨯+=++=A A A P A A P A P A A P A P A P若知道最后一位数是偶数,则:)()()()()()()(2131211211A A A P A A P A P A A P A P A P B P ++= 53314354415451=⨯⨯+⨯+=综上所述:在不知最后一位数的奇偶时,输入正确的概率为103,当知道最后一位数是偶数时,输入正确密码的概率为53. 小结:上述例题1解题方法与排列组合与案例中的乘法原理计算方法相同,但不能与之混淆解题思路.通过以上两个例题比较可知:对于乘法公式,只要确保每个事件发生的概率不要为零,分清楚每个事件发生相对应的前提条件,就可以熟练的应用这种计算方法解题.3.2 全概率公式计算方法在计算某个复杂事件发生概率时,可以把该复杂的事件划分成若干互不相容的简单事件的和事件,然后根据加法公式和乘法公式分别计算这些简单事件的概率总和(即执因寻果)]6[.此时就得到复杂事件的概率,该概率公式就是全概率公式.【例2】某厂家主要生产玻璃制品,其中的玻璃碗主要是成箱出售,每箱30只,如果某箱中有次品的个数是0,1,2时所对应的概率分别是70%,20%,10%.那么在顾客购买时,任意提取一箱,再从该箱中随机抽查5只,如果5个都不是次品,就买下该箱货物,否则不买,那么顾客买下这箱玻璃碗的概率是多少?解:设B =“顾客买下该箱玻璃碗”.B 事件的发生得情况比较复杂,但总的来说只有如下三种情况:0A :所取的一箱中无次品,1A :所取的一箱中有一只次品,2A :所取的一箱中有两只次品,据题意,0A ,1A ,2A 构成一完备事件组,0()0.7P A =, 1()0.2P A =, 2()0.1P A = ,1)(0=A B P , 5304291)(C C A B P = ,5304282)(C C A B P =, 由全概公式得: )()()()()()()(221100A B P A P A B P A P A B P A P B P ++= 4120.710.20.10.92519=⨯+⨯+⨯= 小结:从此题可知,全概率公式体现了一种典型的数学思维方法,就是“化整为零”,“化复杂为简单”,“化抽象为具体”,从而起到“化简为易”的作用]8[.也就是前面所说的执因寻果.3.3 贝叶斯公式计算方法概率论中除了可以使用全概率公式解决的概率问题外,还存在着另一种概率问题.就是指在知道试验结果的情况下,去找出其中某种原因发生的可能性(即执果索因)]5[,也就是求众多原因都发生的情况下某一个原因发生的概率.这个时候就要用另一个计算公式:贝叶斯公式.【例3】设根据以往记录的数据分析得到,某船只在运输某种物品时会有不同程度的损坏,当其损坏程度分别为2%,10%,90%时所对应的概率分别为0.8,0.15,0.05.现从该船运输的一大批物品中随机地独立地抽取3件,发现这3件都是好的,则依次求出这批产品损坏程度为2%,10%,90%的概率是多少?解:设1B ,2B ,3B 分别表示物品损坏2%,10%,90%的事件,A =“抽取3件都是好的”. 根据本题的实际意义,可以知道Ω包含321,,B B B ,并且它们之间两两互不相容,因而这里只要要求)(),(),(321A B P A B P A B P .由题意知: 1()0.8P B =, 2()0.15P B = , 3()0.05P B =, 31)%2-1()(=B A P ; 320%)1-1()(=B A P ; 33)%-901()(=B A P .由贝叶斯公式得: 8731.0)()()()()()()(311111===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P ; 1268.0)()()()()()()(312222===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P ; 5-31333310798.5)()()()()()()(⨯===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P . 小结:从此题可知,贝叶斯公式就是适用在知道该船运送货物时所有损坏情况发生的概率前提下,求解此批货物运输时损坏的三种可能情况发生的概率分别是多少.也就是在知道复杂事件所有情况都会发生的前提下,求其中某种情况发生的概率,简而言之就是执果求因.4 条件概率基本公式的应用技巧对于条件概率的学习,我们不仅要知道如何计算事件的概率,也要了解几个公式之间的联系.只有熟知它们之间的联系才能更好的理解概率公式.另外,更要知道概率公式的一些应用技巧,只有掌握这些才能更好的解决概率问题.4.1 公式之间的联系对于概率公式的理解,不仅要理解各个公式的特点以及使用该公式所需的条件,还要了解几者之间联系.这对灵活应用概率公式有很大帮助,是必须了解的部分.1.条件概率公式与乘法公式的关系通过对上述四个公式的仔细观察很容易发现,这四个公式之间有必然的联系.若在条件概率公式(1)(或(2))的两边同时乘以)(A P (或)(B P ),就可以得到乘法公式(3)(或(4)).2.乘法公式、全概率公式与贝叶斯公式的关系由乘法公式(3)(4)知道: )()()()()(1111B A P B P A B P A P B A P ==------------------(7) 将此式变形可得: )()()()(111B P A B P A P B A P =------------------------(8) 若再将全概率公式(5)式带入(8)式,便得到贝叶斯公式(6).从上述分析可知:条件概率基本公式包含如下四个公式:条件概率公式、乘法公式、全概率公式和贝叶斯公式,它们之间的联系主要是以条件概率公式作为起点,再由乘法公式和全概率公式作为连接前后的桥梁,最后由贝叶斯公式作为结点所组成的一组关联公式,犹如一棵藤蔓上开着的四朵花]2[.所以要想掌握条件概率的计算,必然要熟悉这些相关公式间的联系.其中尤为重要是全概率公式与贝叶斯公式之间的关系,这主要是由于这两个公式可以算是这组关联公式的精髓部分.4.2 应用技巧对于数学知识的学习,尤其是公式的学习,要掌握他们的计算方法,以及应用技巧是十分重要的环节,这可以让更好的将所学应用到实际之中.下面将分别介绍四个公式的应用技巧.1)从上述描述中了解到条件概率公式位于这组关联公式的起始点,说明它是这四个公式之中比较好理解、掌握以及应用的.只要在做题时仔细阅读题目,准确的理解题意就可以判断出目标事件中有没有附加条件.如果有附加条件,只要分清楚条件与目标事件分别是什么,再根据题意选择正确的条件概率公式(1)或者(2)进行解题即可.2)乘法公式使用时,主要需分清楚是哪个事件是先发生的,例如:对于事件A 和事件B ,如果事件B 在事件A 之后发生,则选择)()()(A B P A P AB P =;如果事件A 在事件B 之后发生,则选择)()()(B A P B P AB P =.3)关于复杂事件概率的计算有一个非常有效公式:全概率公式.在生活中复杂事件的发生往往是由若干种“原因”引起的,这些原因可以组成一个样本空间中的完备事件组.该完备事件组都是随机试验的第一步骤产生,而事件是指紧跟着完备事件组之后发生的事件,从而表明事件的发生具有先后顺序.因此,利用全概率公式解决概率问题的时候,要先弄清楚随机试验的先后顺序.而何时使用全概率公式,要根据具体问题而定.一般来说,若随机试验可以看成分两个阶段进行,且第一阶段的试验结果是不确定的,要求的是第二阶段的结果发生的概率,则用全概率公式]1[.4)相对于全概率公式来说贝叶斯公式主要是计算在知道复杂事件已经发生的条件下,求出其中某一“原因”发生的概率.但对于什么时候使用贝叶斯公式,要根据具体情况而定.一般来说,若随机试验可以看成分两个阶段进行,并且第一阶段的试验结果是不确定的,而第二阶段的某个结果是已知的,需要求出这个结果是第一阶段某一个结果所引起的概率,这种情况下就要使用贝叶斯公式]3[.5 条件概率在实践中的应用5.1 全概率公式在抽签问题中的应用在日常生活中,人们常常会遇到一些有关先后顺序的问题,除了某种特定条件下的顺序之外,在很多情况下都会习惯性的采取抽签的方法来解决这种问题.然而不是所有人都认同这种方法,他们之中觉得这与抽签的先后顺序有关,也就是说他们认为第一个抽签的人会抽到好签几率最大,越到最后抽好签几率就越小.那么抽签的先后顺序是不是真的决定一个人抽到好签的几率,现在就这个问题运用相关概率来计算,看看先后顺序是否起决定作用.【案例】某公司在组织活动的时候安排了一项抽签答题活动,准备了20道题其中有5道比较难的题,每位参加人员抽签一次,不重复地抽.现有三人先后参加活动,求这三人抽到难题的概率,试证明三人抽到难题的概率是否相同.证明:设C B A ,,分别为三人抽到难题的事件,分别计算)(A P ,)(B P ,)(C P .(1)51()0.25204P A ===; (2))]([)(A A B P B P +=)(A B BA P +=)()()()(A B P A P A B P A P +=,其中A 与A 两两相互独立的,即A A +=Ω,AA =∅. 代入数据得1952015194205⨯+⨯ 1910.25764=== (3))]([)(AB B A B A AB C P C P +++=, 其中Ω=+++AB B A B A AB , 且∅=AB B A B A AB .则上式可转换为:)()()()()()()()()()(B A C P A B P A P B A C P A B P A P AB C P A B P A P C P ++=)()()(AB C P A B P A P + 2032042052042015205204205201520520142015⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=2166316016016040010.254=+++== 综上所述:这三人抽到难题的概率相等并且都为0.25.小结:通过上述例题可确定一切有关抽签的问题,都可以通过全概率公式进行计算来验证抽签先后的顺序不同其概率是否相等,从而可知在顺序先后所得的任何结果的概率在理论上来讲是一样的,因而对于抽签好签与抽签的先后顺序无关.如此进行抽签可以确保事情的公平性与合理性.5.2 贝叶斯公式在风险决策中的应用随着时代的发展,人们将面临许多风险.当人们无法做出相应的决策的时候,将面临很大损失.因而对于不同领域的风险,必须研究如何尽最大可能避免风险,从而获得相对最高收益.那么下面看看贝叶斯公式在这些风险决策中应用情况.【案例】某服装公司经营女士服装多年,现有一种新款服装准备投入市场,需要对此新服装生产批量做出决策,如今有三种可选方案:大规模、中规模、小规模.而对于新款服装生产规模的大小起决定因素的是未来服装市场对该新款服装的需求量,现在根据以往市场销售情况和经验两方面进行分析,预估计未来服装市场对于新款服装的需求量小的可能性为0.7.如果未来服装市场对该服装的需求量大就采取大规模、中规模、小规模生产,这时该服装公司将分别获得利润为30万元、20万元、10万元:与之相反的情况,如果未来服装市场需求量小就采取大规模、中规模、小规模生产,公司将分别获得利润为-6万元、-2万元、5万元.根据题意可知道,未来服装市场的需求量信息对于该公司至关重要,因而该公司想更好的了解未来服装市场,就需要委托咨询公司进行服装市场信息调查,而这项工作需要支付费用3万元,根据咨询公司所提供的服装市场的资料中可了解到,未来服装市场需求量大的准确率是85%,未来服装市场需求量小的准确率是90%,这家公司该如何决策? 对于此案例我将进行以下分析及解决方法.假设大规模、中规模、小规模分别用321,,A A A 表示;需求量大与需求量小则分别用12,B B 表示.咨询公司提供的市场需求量大和市场需求量小分别用12,C C 表示.首先考虑若用公司不用咨询公司提供的信息,可以根据先验获得期望值来选择最优方案.从而各个方案所对应的先验期望收益可知最优方案为:1()0.3300.7(6) 4.8E A =⨯+⨯-=(万元),2()0.3200.7(2) 4.6E A =⨯+⨯-=(万元),3()0.3100.75 6.5E A =⨯+⨯=(万元).此时进行小规模生产最好选择,与之相应的最大先验期望收益值是E =先3() 6.5E A = (万元)对于以上的最优方案,仅仅是依据以往的资料,不代表现在市场的需求.而公司的决策者要想做出最优化的决策必须要掌握当下的市场需求,同时.获取市场的需求信息需要付出相应的费用.在这个时候,就必须考虑所付出的信息费用与获得信息后所带来的收益相比,从而决定要不要进行市场调查.补充说明:若该公司所获得的信息可以确定该状态即将发生,则该信息就称为该状态下的完全信息.这里的完全信息是指尽量的靠近它,不是绝对的可能,也存在一定的可能性,只是尽可能地将这个差距缩小.再在此基础上进行决策,将获得更好的收益.因而在此题中,所得到的完全信息有两种可能:一种是未来服装市场需求量大,此时只有选择1A 时的收益最大;另一种是未来服装市场需求量小,此时只有选择3A 时的收益大.因此完全信息下的收益期望值为:300.350.712.5E =⨯+⨯=(万元).显然,完全信息下的收益期望值没有超过没有完全信息的期望收益部分,其差是这个问题完全信息的价值,因此称该值为完全信息期望值(简记为EVPI )]4[,则该题的EVPI =12.5-6.5=6(万元).由此可以看出为获得这些信息所需的费用少于补充信息后公司所获得的收益,从而采用市场调查是合算的.从咨询公司提供的资料可得:11(/)0.85P C B =, 2111(/)1(/)0.15P C B P C B =-=,22(/)0.9P C B =, 1222(/)1(/)0.1P C B P C B =-=,由全概率公式可得:)()()()()(2121111B C P B P B C P B P C P +=0.30.850.70.10.325=⨯+⨯=,)()()()()(2221212B C P B P B C P B P C P +=0.30.150.70.90.675=⨯+⨯=,再由贝叶斯公式可得:111111()(/)0.30.85(/)0.7846325()0.325P B P C B P B C P C ⨯===, 2111(/)1(/)0.2154P B C P B C =-=, 121122()(/)0.30.15(/)0.0667()0.675P B P C B P B C P C ⨯===, 2212(/)1(/)0.9333P B C P B C =-=.如果咨询公司提供的是未来服装市场需求量大的信息,此时各个方案的最大收益值分别是:2456.22)6()(30)()(121111=-⨯+⨯=C B P C B P C A E (万元),2612.15)2()(20)()(121112=-⨯+⨯=B P C B P C A E (万元), 923.85)(10)()(121113=⨯+⨯=C B P C B P C A E (万元).根据最优期望准则选择大规模生产,最大期望收益值是:11(/)22.2456E A C =(万元). 同样如果咨询公司提供的是未来服装市场需求量小的信息,此时各个方案的最大收益值分别是:121222(/)(/)30(/)(6) 3.5988E A C P B C P B C =⨯+⨯-=-(万元),221222(/)(/)20(/)(2)0.5326E A C P B C P B C =⨯+⨯-=-(万元),321222(/)(/)10(/)5 5.3335E A C P B C P B C =⨯+⨯=(万元).此时,根据最优期望准则选择小规模生产,最大期望收益值是:32(/) 5.3335E A C =(万元).在有咨询公司的补充信息及资料条件下,后验决策最大期望收益值: 8298.10)()()()(232111=+=C A E C P A E C P E 后(万元)咨询公司补充信息及资料条件的价值是:E s =10.8298 6.5=4.3298E E E =-=-s 后先(万元).由上述计算分析之后可知,该服装公司在采用市场调查后所做出的最优决策比根据以往资料所做的最优决策可减少损失4.3298万元,除去支付咨询公司的费用任有很大收益. 小结:通过上述案例分析,在生活中的风险决策问题中,贝叶斯公式的使用是非常重要的.而我们在进行风险决策的时候,要先对未来市场进行缜密的调查,再根据情况利用贝叶斯公式进行计算,此时可以将先验概率进行修正为后验概率,然后计算后验期望收益,从而选择最优的风险决策略.6 结论条件概率不仅是概率论中的一个非常重要的概念,也在概率论的知识体系中起着桥梁的作用.本课题主要是研究条件概率及其应用,通过上述对条件概率的思想方法以及全概率公式、贝叶斯公式在实际生活问题中的应用介绍,了解到条件概率的思想方法有着很广泛的应用.但在运用条件概率的思想方法时,首先需要掌握一定的条件概率概念、性质、计算公式(乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式)等,然后再通过分析待解决的实际生活中问题的具体结构,根据其与条件概率知识的结合点,选择合适的条件概率公式构建恰当的数学模型.将生活中抽象的数学计算转化为具体的概率求解问题,进而达到简化解题步骤的目的,并且可以得到最优化的结果.让人们更加了解条件概率在实际生活中的应用,并且可以熟练地使用概率公式解决身边的问题,明确学习概率论的重要性,最后将理论知识应用到实际中.这既是学习条件概率的初衷,也是本人研究本课题的目的.。

条件概率及应用

条件概率及应用

条件概率及应用的实际应用情况1. 应用背景条件概率是概率论中一个重要的概念,它描述了在给定某个条件下事件发生的概率。

在实际应用中,条件概率可以帮助我们解决许多问题,例如预测天气、推荐系统、医学诊断等。

通过分析已有的数据和利用条件概率,我们可以得到更准确的预测结果或者提供更好的决策支持。

2. 应用过程2.1 预测天气天气预报是人们日常生活中关注的一个重要方面。

而天气预报正是通过分析历史数据和利用条件概率来进行预测的。

具体来说,我们可以根据过去一段时间内的天气数据(如温度、湿度、风速等)和当地气象台发布的观测数据,建立一个统计模型来计算各种天气情况出现的概率。

以预测明天是否会下雨为例,我们可以根据历史数据得到以下信息:在过去100天中,有30天下雨。

同时我们还可以观察到,在过去30天中,有20天出现了与明天相似的天气条件(如温度、湿度等)。

那么在这20天中,有多少天下雨呢?假设有15天。

那么在给定今天的天气条件下,明天下雨的概率就是15/20=0.75。

通过利用条件概率,我们可以根据当地的气象观测数据和历史统计数据来预测明天的天气情况,提供给人们更准确的天气预报信息。

2.2 推荐系统推荐系统是电子商务和社交媒体平台中常见的应用之一。

它通过分析用户的历史行为和利用条件概率来向用户推荐他们可能感兴趣的产品或内容。

以在线购物平台为例,假设用户A在过去购买了电视、音响和游戏机等产品,并且还搜索了一些与这些产品相关的信息。

而现在用户A正在浏览一个新上架的音响产品页面,并且已经停留在该页面上一段时间。

那么根据用户A历史行为分析和条件概率,我们可以计算出用户A购买该音响产品的概率。

具体来说,在过去100个用户中,有50个用户购买了音响产品,并且其中有30个用户也购买了游戏机。

而在这30个购买了游戏机的用户中,有20个用户也购买了音响产品。

那么在给定用户A历史行为的条件下,用户A购买该音响产品的概率就是20/30=0.67。

条件概率 公式

条件概率 公式

条件概率公式条件概率是概率论中的一个重要概念,它描述了在某个事件已经发生的条件下,另一个事件发生的概率。

在数学上,条件概率可以用公式表示,但本文将避免直接输出公式,而是通过描述和解释的方式来介绍条件概率的概念和应用。

一、什么是条件概率条件概率是指在已知事件B发生的条件下,事件A发生的概率。

用数学符号表示为P(A|B),读作“A在B发生的条件下发生的概率”。

条件概率的计算公式为P(A|B) = P(A∩B)/P(B)。

其中,P(A∩B)表示A和B同时发生的概率,而P(B)表示事件B发生的概率。

二、条件概率的应用条件概率在现实生活中有广泛的应用,下面将介绍几个例子。

1. 疾病诊断在医学领域,疾病诊断是一个重要的应用场景。

假设某种疾病的患病率为1%,而某种检测方法的准确性为95%。

现在有一个人进行了这种检测,结果呈阳性。

那么在已知这个结果的条件下,这个人真正患病的概率是多少?根据条件概率的定义,可以计算出P(患病|阳性) = P(患病∩阳性)/P(阳性),其中P(患病∩阳性)表示患病且检测结果呈阳性的概率,P(阳性)表示检测结果呈阳性的概率。

2. 信用评估在金融领域,银行和其他金融机构需要对借款人的信用进行评估,以决定是否批准贷款申请。

条件概率可以帮助银行评估借款人的还款概率。

例如,假设某银行对借款人进行了各种评估,并得出以下数据:已知借款人有房产的条件下,还款的概率为90%,而没有房产的条件下,还款的概率只有60%。

那么在已知借款人有房产的条件下,还款的概率就是条件概率P(还款|有房产) = 90%。

3. 网络安全在网络安全领域,条件概率可以帮助识别和预测网络攻击。

通过分析历史数据和网络流量,可以计算出在某种特定网络流量模式下,发生攻击的概率。

例如,已知某种特定的网络流量模式和攻击发生的条件下,发生恶意攻击的概率为5%。

那么在已知这种网络流量模式和攻击发生的条件下,发生恶意攻击的概率就是条件概率P(恶意攻击|特定网络流量模式) = 5%。

条件概率的实际应用

条件概率的实际应用

条件概率的实际应用
条件概率是一个重要的概率概念,其在实际应用中起着重要作用。

条件概率可以用来解释实际事件时给出一个可靠的概率数字。

例如,在医疗领域中,条件概率可以帮助医生了解某种疾病出现概率,从而根据患者的情况做出正确的治疗和诊断决定。

条件概率还可以被应用于诸如气象、财务投资、生物、物理等不同的领域。

在气象学中,例如,天气预报专家可以利用条件概率计算某个地区可能出现的类型和概率。

在财务投资领域,条件概率可以帮助投资者做出正确的投资决策。

投资者可以利用条件概率对投资机会进行分析,根据已知信息确定某次投资的成功概率。

同时,投资者还可以根据市场信息和投资经验来确定影响投资表现的不确定因素,并运用条件概率来进行风险评估和风险投资决策。

此外,条件概率还可以应用于更广泛的领域。

在生物学方面,条件概率可以用来确定特定基因的出现概率,进而推断出一个特定基因在某种疾病发生率中起到什么样的作用。

而在物理学中,条件概率则可以用来预测不确定性事件发生的概率,比如核衰变、量子力学等。

总之,条件概率是一个重要的概率概念,其在实际应用中具有广泛的用处。

它可以帮助我们研究不同领域中出现概率的变化,准确地预测不确定性事件发生的概率,并运用于不同的环境,如天气预报、医学、投资金融、生物学和物理学等。

概率的独立事件与条件概率的应用

概率的独立事件与条件概率的应用

概率的独立事件与条件概率的应用概率是数学中的一门重要学科,研究的是随机事件发生的规律性。

在实际应用中,概率理论被广泛应用于统计分析、风险评估、预测等各个领域。

其中,概率的独立事件与条件概率的应用是概率理论中的两个关键概念,下面我将对这两个概念进行详细的讲解和实际应用。

一、概率的独立事件独立事件是指两个事件之间相互独立,即一个事件的发生不会对另一个事件的发生产生影响。

在概率中,独立事件的计算方式是将两个事件的发生概率相乘,即:P(A∩B)=P(A)×P(B)其中,P(A)表示事件A发生的概率,P(B)表示事件B发生的概率,P(A∩B)表示事件A和B同时发生的概率。

例如,假设一道题目是从一副有51张牌的扑克牌中抽出一张红心牌和一张黑桃牌,两次抽牌之间有放回。

那么,抽到红心牌的概率是13/51,抽到黑桃牌的概率是13/51。

因为两次抽牌之间有放回,所以第二次抽到黑桃牌的概率与第一次抽牌是否抽到红心牌没有关系,即事件A和事件B是独立的事件。

因此,抽到一张红心牌和一张黑桃牌的概率是(13/51)×(13/51)=169/2601≈0.065。

二、条件概率的应用条件概率是指在已经发生了一个事件的前提下,另一个事件发生的概率。

在概率中,条件概率的计算方式是将两个事件的联合概率除以条件事件的概率,即:P(B|A)=P(A∩B)/P(A)其中,P(A)表示条件事件A发生的概率,P(A∩B)表示事件A 和事件B同时发生的概率,P(B|A)表示在条件事件A发生的前提下,事件B发生的概率。

例如,假设有一堆红球和绿球,其中红球占一半,绿球也占一半。

从这堆球中随机选择两个,求这两个球都是红球的概率。

由于第一次选择时有50%的概率选择到红球,而第二次选球时,我们已经从十个球中选出了一个红球,所以第二次选球时还剩下九个球中的4个红球。

因此,两次选中红球的概率是(1/2)×(4/9)=2/9≈0.22。

条件概率公式在实际问题中的应用

条件概率公式在实际问题中的应用

条件概率公式在实际问题中的应用1.临床诊断在医学诊断中,医生需要根据病人的症状和检查结果来判断其是否患有其中一种疾病。

条件概率公式可以帮助医生计算在已知症状和检查结果的情况下,患者患病的概率。

例如,对于一种癌症,医生可以通过已知症状和患者的检查报告来估计患者患癌的可能性。

通过计算条件概率,医生可以更准确地做出诊断。

2.金融风险评估在金融领域中,条件概率公式可以用于评估各种风险。

例如,银行在贷款审批过程中需要评估借款人的违约风险。

根据借款人的个人信息和信用历史,银行可以计算出借款人违约的条件概率,从而决定是否批准贷款申请。

条件概率公式也可以用于计算投资组合的风险,通过已知资产的历史波动率和相关系数,可以估计投资组合的风险水平。

3.信息检索在信息检索领域中,条件概率公式可以用于计算引擎的相关性得分。

例如,对于一个查询词,引擎可以计算每个结果与查询词的相关性概率,然后根据条件概率公式来计算这个结果包含查询词的概率。

这个概率值可以作为相关性得分的一部分,用于排序结果的顺序。

4.机器学习在机器学习中,条件概率公式是贝叶斯定理的基础,被广泛应用于分类和预测问题。

例如,文本分类任务中,可以通过条件概率公式来计算给定一个词在一些类别中出现的概率。

利用这个概率,我们可以根据已知类别下的词频来预测新文本的类别。

此外,条件概率公式还可应用于社交网络分析、市场营销策略、图像处理等领域。

总之,条件概率公式是概率论中一个重要的工具,在实际问题中有着广泛而重要的应用。

通过计算条件概率,我们可以更加准确地评估风险、做出决策,从而提高工作效率和决策的准确性。

《条件概率》课件

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答案2
两次都取到白球的概率为$frac{6}{10} times frac{6}{10} = frac{36}{100} = frac{9}{25}$。解析:第一次取到白球 的概率为$frac{6}{10}$,第二次取到白球的概率为 $frac{6}{10}$,因此两次都取到白球的概率为 $frac{6}{10} times frac{6}{10} = frac{36}{100} =
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contents
目录
• 条件概率的定义 • 条件概率的性质 • 条件概率的应用 • 条件概率的实例分析 • 条件概率的习题与解答
CHAPTER 01
条件概率的定义
条件概率的数学定义
定义
在事件B发生的条件下,事件A发生的概率称为条件概率,记作P(A|B)。
公式
P(A|B) = P(A∩B) / P(B)
条件概率的几何意义
条件概率P(A|B)表示在事件B发生的条 件下,事件A发生的概率,这可以表示 为在事件B发生的条件下,事件A发生 的区域与整个样本空间的比值。
CHAPTER 02
条件概率的性质
条件概率的加法性质
总结词
条件概率的加法性质是ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ当某一事件B发 生时,另一事件A发生的概率等于两事件 A和B同时发生的概率加上A不发生但B发 生的概率。
贝叶斯决策
贝叶斯决策是一种基于贝叶斯定理的决策方法,通过计算不 同行动方案在不同自然状态下的期望效用值,选择最优的行 动方案。贝叶斯决策中需要用到条件概率来计算不同自然状 态下的期望效用值。
在机器学习中的应用
分类器设计
在分类器设计中,常常需要计算不同类别下的条件概率,以设计最优的分类器。例如, 在朴素贝叶斯分类器中,通过计算不同特征在不同类别下的条件概率,实现分类器的设
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学号:**********本科毕业论文(设计)(2014 届)条件概率及其应用院系数学与统计学院专业数学与应用数学姓名冯杰指导教师孙晓玲职称副教授摘要条件概率是概率论中的一个重要而实用的概念,在概率论的知识体系中起着承上启下的作用.因而本文以条件概率及其应用作为研究课题,研究条件概率的概念、性质以及相关的四个公式(条件概率公式、乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式)的基本计算方法,并研究全概率公式以及贝叶斯公式在实际生活中的应用.通过本课题的研究,可了解抽签问题和风险决策问题中全概率公式和贝叶斯公式的应用.了解应用条件概率方法可以使实际生活中的问题转变为相关概率计算,让问题解决过程变得简洁,清晰.因此,研究条件概率及其应用有着极其重要的意义.关键词:条件概率;全概率公式;贝叶斯公式;风险决策ABSTRACTConditional probability is an important and useful concepts in probability theory, play a connecting role in probability theory system. So in this paper, the conditional probability and its application as the research subject, research condition probability concept, character and correlation of four formula (conditional probability formula, multiplication formula, the formula of total probability, the Bias formula) the basic calculation methods, application and study the full probability formula and Bias formula in practical life. Through the study of this subject, can understand the application of ballot problem and risk decision making problem in the whole probability formula and Bias formula. The probabilistic method to understand the application conditions can make real life problems into the relevant probability calculation so, problem solving process more concise, clear. Therefore, there is an extremely important significance of conditional probability and Its Applications.Key words:conditional probability;complete probability formula;Bayes formula;Risk decision目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1引言 (1)2条件概率的概念及重要公式 (1)2.1条件概率概念及性质 (1)2.2乘法公式 (2)2.3 全概率公式 (3)2.4贝叶斯公式 (3)3条件概率基本公式计算方法 (4)3.1乘法公式计算方法 (4)3.2全概率公式计算方法 (5)3.3贝叶斯公式计算方法 (5)4条件概率基本公式的应用技巧 (6)4.1公式之间的联系 (6)4.2应用技巧 (7)5条件概率在实践中的应用 (7)5.1全概率公式在抽签问题中的应用 (7)5.2贝叶斯公式在风险决策中的应用 (9)6结论 (11)参考文献 (12)1 引言在做数学习题的时候,可以用很多方法解同一道题目,从而可以从这些解题方法中找到最优化、最适合自己的解题方法.同样在解决实际生活中的问题时也有不同的解决方法,从中找到最优化的解决方法.随着对条件概率的深入研究,条件概率的解题方法不仅在概率问题中得到应用,更是凭借它的直观化,在很多的实际生活问题中得到广泛的应用.本课题的研究意义就在于利用条件概率的解题方法,使生活中的数学问题在运用条件概率方法求解时能够变得更加简洁明了,如在临床医学、无线电通讯、产品质量以及教育科研等很多领域都得到了不同程度的应用.条件概率思想方法的运用可以使得这些生活问题更容易解决.要将条件概率的解题方法应用在生活问题中,先要把生活中的问题抽象成数学问题进行分析,然后构造恰当的概率模型,再运用相应的概率模型进行解题,使解答过程更简洁.在此类问题中,最主要的难点就是如何构建恰当的概率模型,从而转化为具体的概率求解问题.通过条件概率的解题方法在生活问题中得到运用,体会概率论作为数学里的一个重要分支的意义,加深人们学习条件概率的重要公式的兴趣.2 条件概率的概念及重要公式2.1 条件概率概念及性质1.条件概率概念概率(英文名:probability ),是表征随机事件发生可能性大小的量,是事件本身所固有的不随人的主观意愿而改变的一种属性.通俗的讲:概率是随机事件发生的可能性大小,它是随机事件出现可能性的量度]1[.在遇到有关概率问题的时候,总是需要在某个特定的条件下进行分析.但有时也会碰到这种情况:在知道其中一个事件B 发生的前提条件下,求出另一事件A 发生的概率.例如:某周五晚上,你考虑周末要么出去游玩,要么在家.然而当晚天气预报表示明天下雨的概率为0.3,反之就不下雨.显然,事件“明天不下雨”或“下雨”的发生使得“出去游玩与否”的概率发生了改变.将这种“明天不下雨”已发生条件下“出去游玩”的概率称为条件概率;与此相对应,若只考虑周末“是否出去游玩”的概率可称为无条件概率.若将“明天不下雨”记作事件B ,那么“出去游玩”就记作事件A ,因而要计算的概率事实上就是“在知道事件B 发生的条件下,事件A 发生的概率”,这个概率可记为)(B A P .条件概率在概率论中处于很重要的地位,它主要是求解在事件A 已经发生的条件下,事件B 发生的概率.此时,对于条件概率来说,要抓住两个点:一是要知道生活中哪些是条件概率,其中的条件是什么;二是将如何计算条件概率.为此,引入条件概率的定义如下]2[:定义1:设B A ,为两个事件,且0)( A P ,则称)()(A P AB P 为事件A 发生的条件下,事件B 发生的条件概率,记为:)()()(A P AB P A B P =--------- 条件概率公式(1) 定义2:设B A ,为两个事件,且0)(>B P ,则称)()(B P AB P 为事件B 发生的条件下,事件A 发生的条件概率,记为:)()()(B P AB P B A P = ---------- 条件概率公式(2) 定义3:如果事件B 发生不影响事件A 发生的可能性,即)()(B P A B P =,就说明事件A 与B 是相互独立的.特别地,上述事件B A ,相互独立,就是指条件概率转化为无条件概率,因而无条件概率是条件概率的特殊情况;若事件A 为不可能事件时,)(A B P 就毫无意义.2.条件概率的性质根据条件概率的公式化定义,可以获得以下一些相关的性质]2[:性质1.1)(=ΩA P ;性质2.0)(=ΩA P ,)0)((>A P ;性质3.0)(>A B P ,)0)((>A P ;性质4.若事件 ,,,,21n B B B 两两相互排斥,则∑∞=∞==11)()(i i i i A B P A B P ;性质5.A 和B 是样本空间Ω中的任意事件,0)(>C P ,)(-)()-(C AB P B P C A B P =; 性质6.)(-1)(B A P B A P =, )0)((>B P ;性质7.)(-)()()(C AB P C B P C A P B A P +=⋃,)0)((>C P .到此,仅仅给出的条件概率公式化定义是严密的数学定义以及相关的性质,我们仅能通过定义对概率进行探讨,并没有给出具体的计算方法,那么接下来就从条件概率的重要公式讨论概率的计算问题. 2.2 乘法公式在初次学习条件概率时,都会避免不了出现这种错误:即将)(AB P 与)(A B P 弄混淆,为了更好的学习条件概率,需要分清两者之间的区别于联系.两者之间的区别:)(AB P 是说在随机试验E 中,事件A 发生的同时,事件B 无条件地在原始样本空间下发生的概率;而)(A B P 是指在E 中,附加一个条件A 已经发生情况下,在新的样本空间下,事件B 也发生的条件概率,因而事件“AB ”与事件“A B ”是两个不同的概念.两者之间的关系可以通过乘法公式帮助理解.现在给出乘法公式如下:定理1]3[:设B A ,为两个事件,若0)(>A P ,则有: )()()(A B P A P AB P =-------------乘法公式(3)若0)(>B P ,则有:)()()(B A P B P AB P =-------------乘法公式(4)将以上的乘法公式进行推广可得.定理2]7[:假设有n 个事件n A A A ,,,21 满足0)(1-21>n A A A P ,则就可以得到公式:)()()()()(1-2121312121n n n A A A A P A A A P A A P A P A A A P =.这就是乘法公式,它揭示了)(),(),(AB P A B P A P 三者之间的关系,在解题时只要知道其中的两个就可以求出第三个,最主要在于分析实际问题中已知的是什么,要求的是什么.从另一个方面可以理解乘法公式就是利用条件概率)(B A P 来计算)(AB P 的.乘法公式是普遍成立的,只要作为“条件的事件”的概率不为零.2.3 全概率公式在解决现实生活中有关概率问题的时候,并不是所有的概率问题都可以用概率乘法公式,例如在遇到有关复杂事件的概率问题时,就要先把该复杂事件划分为很多个相互独立的,同时又相对比较简单的事件的总和.这时就可以先求出这些简单事件的概率,接着通过乘法公式与加法公式得到所求复杂事件的概率.而这种方法的一般化,就得到了下列公式,这个公式被称作全概率公式.定义4]9[:设Ω为随机试验E 的样本空间,n B B B ,,,21 为Ω中的一组事件,如果满足下列条件:(1)∅=j i B B ),,2,1,;(n j i j i =≠;(2)Ω== ni i B 1;则称n B B B ,,,21 为样本空间Ω的一个划分.定理3]4[:设n B B B ,,,21 为Ω的一个划分,并且0)(>i B P ),,2,1(n i =,则对样本空间Ω中的任意件A ,有: )()()(1i ni i B A P B P A P ∑==--------------全概率公式(5)注意:全概率公式中所提到的“全”,就是说要将B 事件发生的每种情况“全”部要考虑到,也就是说n B B B ,,21是一个完备事件组.2.4 贝叶斯公式现实生活中,不但要会计算复杂事件的概率,还要会求解此类事件概率:若试验结果(事件A )是由于n 种原因n B B B ,,,21 中的某一种原因造成的,现在知道试验出现的结果A ,分析它是由于原因i B 造成的概率)(A B P i ),,2,1(n i =,就需要用合适这类问题的计算公式,为此给出以下公式:定理4]7[:设n B B B ,,,21 为样本空间Ω的一个划分,并且0)(>i B P ),,2,1(n i =,则对任意满足0)(>A P 的事件A ,有:∑==n i ii i i i B A P B P B A P B P A B P 1)()()()()( ),,2,1(n i =---贝叶斯公式(6)注意:此公式左端的条件概率)(A B P i 与公式右端的条件概率)(i B A P ,原因i B 与结果A 的位置正好对调.公式右端分母部分是n 项和,其中每一项的形式与分子一致,而分子恰是分母中的一项.3 条件概率基本公式计算方法3.1 乘法公式计算方法一般会遇到计算一个事件在另一个事件发生的前提条件下发生的概率,这时主要注意其中已知事件是哪个,而需要计算的事件是哪个,只要分清楚这两个问题,就可以根据乘法公式进行解题.而当遇到求某一个事件在另外几个事件发生的条件下发生的概率时,就需要分清楚那几个事件在不同情况下发生的概率,最后在通过乘法公式进行求解.【例1】在一个密封的黑盒子中有14个大小形状相同的小方块,其中有6个红色的,8个绿色的,不放回的从黑盒子中取出3个小方块,则取出方块的顺序为红绿红的概率是多少? 解析:由题意可知可以用乘法公式求解.分析可得取出小方块跟先后的顺序有关,从而设事件i A :第i 次取到红色小方块,A :取出的三个小方块的顺序为红绿红.根据该题的规则可以选择如下的公式进行求解:8110125138146)()()()()(123121321=⨯⨯===A A A P A A P A P A A A P A P 综上所述:顺序为白黑白的概率是8110. 【例2】某人忘记了银行卡密码的最后一位数字,因而他随意地输入数字.求出在银行卡冻结之前(密码三次输入不正确将被冻结)输入正确密码的概率.若附加一个条件:已知最后一个数字是偶数,那此时的输入正确密码的概率是多少?解:设k A =“第k 次输入正确密码”,3,2,1=k ,B =“在银行卡冻结前输入正确密码”, 则事件B 可以表示为321211A A A A A A B =,根据题意可利用条件概率的相关公式得:)()()()(321211A A A P A A P A P B P ++=103819810991109101)()()()()()(2131211211=⨯⨯+⨯+=++=A A A P A A P A P A A P A P A P若知道最后一位数是偶数,则:)()()()()()()(2131211211A A A P A A P A P A A P A P A P B P ++= 53314354415451=⨯⨯+⨯+=综上所述:在不知最后一位数的奇偶时,输入正确的概率为103,当知道最后一位数是偶数时,输入正确密码的概率为53. 小结:上述例题1解题方法与排列组合与案例中的乘法原理计算方法相同,但不能与之混淆解题思路.通过以上两个例题比较可知:对于乘法公式,只要确保每个事件发生的概率不要为零,分清楚每个事件发生相对应的前提条件,就可以熟练的应用这种计算方法解题.3.2 全概率公式计算方法在计算某个复杂事件发生概率时,可以把该复杂的事件划分成若干互不相容的简单事件的和事件,然后根据加法公式和乘法公式分别计算这些简单事件的概率总和(即执因寻果)]6[.此时就得到复杂事件的概率,该概率公式就是全概率公式.【例2】某厂家主要生产玻璃制品,其中的玻璃碗主要是成箱出售,每箱30只,如果某箱中有次品的个数是0,1,2时所对应的概率分别是70%,20%,10%.那么在顾客购买时,任意提取一箱,再从该箱中随机抽查5只,如果5个都不是次品,就买下该箱货物,否则不买,那么顾客买下这箱玻璃碗的概率是多少?解:设B =“顾客买下该箱玻璃碗”.B 事件的发生得情况比较复杂,但总的来说只有如下三种情况:0A :所取的一箱中无次品,1A :所取的一箱中有一只次品,2A :所取的一箱中有两只次品,据题意,0A ,1A ,2A 构成一完备事件组,0()0.7P A =, 1()0.2P A =, 2()0.1P A = ,1)(0=A B P , 5304291)(C C A B P = ,5304282)(C C A B P =, 由全概公式得: )()()()()()()(221100A B P A P A B P A P A B P A P B P ++= 4120.710.20.10.92519=⨯+⨯+⨯= 小结:从此题可知,全概率公式体现了一种典型的数学思维方法,就是“化整为零”,“化复杂为简单”,“化抽象为具体”,从而起到“化简为易”的作用]8[.也就是前面所说的执因寻果.3.3 贝叶斯公式计算方法概率论中除了可以使用全概率公式解决的概率问题外,还存在着另一种概率问题.就是指在知道试验结果的情况下,去找出其中某种原因发生的可能性(即执果索因)]5[,也就是求众多原因都发生的情况下某一个原因发生的概率.这个时候就要用另一个计算公式:贝叶斯公式.【例3】设根据以往记录的数据分析得到,某船只在运输某种物品时会有不同程度的损坏,当其损坏程度分别为2%,10%,90%时所对应的概率分别为0.8,0.15,0.05.现从该船运输的一大批物品中随机地独立地抽取3件,发现这3件都是好的,则依次求出这批产品损坏程度为2%,10%,90%的概率是多少?解:设1B ,2B ,3B 分别表示物品损坏2%,10%,90%的事件,A =“抽取3件都是好的”. 根据本题的实际意义,可以知道Ω包含321,,B B B ,并且它们之间两两互不相容,因而这里只要要求)(),(),(321A B P A B P A B P .由题意知: 1()0.8P B =, 2()0.15P B = , 3()0.05P B =, 31)%2-1()(=B A P ; 320%)1-1()(=B A P ; 33)%-901()(=B A P .由贝叶斯公式得: 8731.0)()()()()()()(311111===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P ; 1268.0)()()()()()()(312222===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P ; 5-31333310798.5)()()()()()()(⨯===∑=i i i B A P B P B A P B P A P AB P A B P . 小结:从此题可知,贝叶斯公式就是适用在知道该船运送货物时所有损坏情况发生的概率前提下,求解此批货物运输时损坏的三种可能情况发生的概率分别是多少.也就是在知道复杂事件所有情况都会发生的前提下,求其中某种情况发生的概率,简而言之就是执果求因.4 条件概率基本公式的应用技巧对于条件概率的学习,我们不仅要知道如何计算事件的概率,也要了解几个公式之间的联系.只有熟知它们之间的联系才能更好的理解概率公式.另外,更要知道概率公式的一些应用技巧,只有掌握这些才能更好的解决概率问题.4.1 公式之间的联系对于概率公式的理解,不仅要理解各个公式的特点以及使用该公式所需的条件,还要了解几者之间联系.这对灵活应用概率公式有很大帮助,是必须了解的部分.1.条件概率公式与乘法公式的关系通过对上述四个公式的仔细观察很容易发现,这四个公式之间有必然的联系.若在条件概率公式(1)(或(2))的两边同时乘以)(A P (或)(B P ),就可以得到乘法公式(3)(或(4)).2.乘法公式、全概率公式与贝叶斯公式的关系由乘法公式(3)(4)知道: )()()()()(1111B A P B P A B P A P B A P ==------------------(7) 将此式变形可得: )()()()(111B P A B P A P B A P =------------------------(8) 若再将全概率公式(5)式带入(8)式,便得到贝叶斯公式(6).从上述分析可知:条件概率基本公式包含如下四个公式:条件概率公式、乘法公式、全概率公式和贝叶斯公式,它们之间的联系主要是以条件概率公式作为起点,再由乘法公式和全概率公式作为连接前后的桥梁,最后由贝叶斯公式作为结点所组成的一组关联公式,犹如一棵藤蔓上开着的四朵花]2[.所以要想掌握条件概率的计算,必然要熟悉这些相关公式间的联系.其中尤为重要是全概率公式与贝叶斯公式之间的关系,这主要是由于这两个公式可以算是这组关联公式的精髓部分.4.2 应用技巧对于数学知识的学习,尤其是公式的学习,要掌握他们的计算方法,以及应用技巧是十分重要的环节,这可以让更好的将所学应用到实际之中.下面将分别介绍四个公式的应用技巧.1)从上述描述中了解到条件概率公式位于这组关联公式的起始点,说明它是这四个公式之中比较好理解、掌握以及应用的.只要在做题时仔细阅读题目,准确的理解题意就可以判断出目标事件中有没有附加条件.如果有附加条件,只要分清楚条件与目标事件分别是什么,再根据题意选择正确的条件概率公式(1)或者(2)进行解题即可.2)乘法公式使用时,主要需分清楚是哪个事件是先发生的,例如:对于事件A 和事件B ,如果事件B 在事件A 之后发生,则选择)()()(A B P A P AB P =;如果事件A 在事件B 之后发生,则选择)()()(B A P B P AB P =.3)关于复杂事件概率的计算有一个非常有效公式:全概率公式.在生活中复杂事件的发生往往是由若干种“原因”引起的,这些原因可以组成一个样本空间中的完备事件组.该完备事件组都是随机试验的第一步骤产生,而事件是指紧跟着完备事件组之后发生的事件,从而表明事件的发生具有先后顺序.因此,利用全概率公式解决概率问题的时候,要先弄清楚随机试验的先后顺序.而何时使用全概率公式,要根据具体问题而定.一般来说,若随机试验可以看成分两个阶段进行,且第一阶段的试验结果是不确定的,要求的是第二阶段的结果发生的概率,则用全概率公式]1[.4)相对于全概率公式来说贝叶斯公式主要是计算在知道复杂事件已经发生的条件下,求出其中某一“原因”发生的概率.但对于什么时候使用贝叶斯公式,要根据具体情况而定.一般来说,若随机试验可以看成分两个阶段进行,并且第一阶段的试验结果是不确定的,而第二阶段的某个结果是已知的,需要求出这个结果是第一阶段某一个结果所引起的概率,这种情况下就要使用贝叶斯公式]3[.5 条件概率在实践中的应用5.1 全概率公式在抽签问题中的应用在日常生活中,人们常常会遇到一些有关先后顺序的问题,除了某种特定条件下的顺序之外,在很多情况下都会习惯性的采取抽签的方法来解决这种问题.然而不是所有人都认同这种方法,他们之中觉得这与抽签的先后顺序有关,也就是说他们认为第一个抽签的人会抽到好签几率最大,越到最后抽好签几率就越小.那么抽签的先后顺序是不是真的决定一个人抽到好签的几率,现在就这个问题运用相关概率来计算,看看先后顺序是否起决定作用.【案例】某公司在组织活动的时候安排了一项抽签答题活动,准备了20道题其中有5道比较难的题,每位参加人员抽签一次,不重复地抽.现有三人先后参加活动,求这三人抽到难题的概率,试证明三人抽到难题的概率是否相同.证明:设C B A ,,分别为三人抽到难题的事件,分别计算)(A P ,)(B P ,)(C P .(1)51()0.25204P A ===; (2))]([)(A A B P B P +=)(A B BA P +=)()()()(A B P A P A B P A P +=,其中A 与A 两两相互独立的,即A A +=Ω,AA =∅. 代入数据得1952015194205⨯+⨯ 1910.25764=== (3))]([)(AB B A B A AB C P C P +++=, 其中Ω=+++AB B A B A AB , 且∅=AB B A B A AB .则上式可转换为:)()()()()()()()()()(B A C P A B P A P B A C P A B P A P AB C P A B P A P C P ++=)()()(AB C P A B P A P + 2032042052042015205204205201520520142015⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯+⨯⨯=2166316016016040010.254=+++== 综上所述:这三人抽到难题的概率相等并且都为0.25.小结:通过上述例题可确定一切有关抽签的问题,都可以通过全概率公式进行计算来验证抽签先后的顺序不同其概率是否相等,从而可知在顺序先后所得的任何结果的概率在理论上来讲是一样的,因而对于抽签好签与抽签的先后顺序无关.如此进行抽签可以确保事情的公平性与合理性.5.2 贝叶斯公式在风险决策中的应用随着时代的发展,人们将面临许多风险.当人们无法做出相应的决策的时候,将面临很大损失.因而对于不同领域的风险,必须研究如何尽最大可能避免风险,从而获得相对最高收益.那么下面看看贝叶斯公式在这些风险决策中应用情况.【案例】某服装公司经营女士服装多年,现有一种新款服装准备投入市场,需要对此新服装生产批量做出决策,如今有三种可选方案:大规模、中规模、小规模.而对于新款服装生产规模的大小起决定因素的是未来服装市场对该新款服装的需求量,现在根据以往市场销售情况和经验两方面进行分析,预估计未来服装市场对于新款服装的需求量小的可能性为0.7.如果未来服装市场对该服装的需求量大就采取大规模、中规模、小规模生产,这时该服装公司将分别获得利润为30万元、20万元、10万元:与之相反的情况,如果未来服装市场需求量小就采取大规模、中规模、小规模生产,公司将分别获得利润为-6万元、-2万元、5万元.根据题意可知道,未来服装市场的需求量信息对于该公司至关重要,因而该公司想更好的了解未来服装市场,就需要委托咨询公司进行服装市场信息调查,而这项工作需要支付费用3万元,根据咨询公司所提供的服装市场的资料中可了解到,未来服装市场需求量大的准确率是85%,未来服装市场需求量小的准确率是90%,这家公司该如何决策? 对于此案例我将进行以下分析及解决方法.假设大规模、中规模、小规模分别用321,,A A A 表示;需求量大与需求量小则分别用12,B B 表示.咨询公司提供的市场需求量大和市场需求量小分别用12,C C 表示.首先考虑若用公司不用咨询公司提供的信息,可以根据先验获得期望值来选择最优方案.从而各个方案所对应的先验期望收益可知最优方案为:1()0.3300.7(6) 4.8E A =⨯+⨯-=(万元),2()0.3200.7(2) 4.6E A =⨯+⨯-=(万元),3()0.3100.75 6.5E A =⨯+⨯=(万元).此时进行小规模生产最好选择,与之相应的最大先验期望收益值是E =先3() 6.5E A = (万元)对于以上的最优方案,仅仅是依据以往的资料,不代表现在市场的需求.而公司的决策者要想做出最优化的决策必须要掌握当下的市场需求,同时.获取市场的需求信息需要付出相应的费用.在这个时候,就必须考虑所付出的信息费用与获得信息后所带来的收益相比,从而决定要不要进行市场调查.补充说明:若该公司所获得的信息可以确定该状态即将发生,则该信息就称为该状态下的完全信息.这里的完全信息是指尽量的靠近它,不是绝对的可能,也存在一定的可能性,只是尽可能地将这个差距缩小.再在此基础上进行决策,将获得更好的收益.因而在此题中,所得到的完全信息有两种可能:一种是未来服装市场需求量大,此时只有选择1A 时的收益最大;另一种是未来服装市场需求量小,此时只有选择3A 时的收益大.因此完全信息下的收益期望值为:300.350.712.5E =⨯+⨯=(万元).显然,完全信息下的收益期望值没有超过没有完全信息的期望收益部分,其差是这个问题完全信息的价值,因此称该值为完全信息期望值(简记为EVPI )]4[,则该题的EVPI =12.5-6.5=6(万元).由此可以看出为获得这些信息所需的费用少于补充信息后公司所获得的收益,从而采用市场调查是合算的.从咨询公司提供的资料可得:11(/)0.85P C B =, 2111(/)1(/)0.15P C B P C B =-=,22(/)0.9P C B =, 1222(/)1(/)0.1P C B P C B =-=,由全概率公式可得:)()()()()(2121111B C P B P B C P B P C P +=0.30.850.70.10.325=⨯+⨯=,)()()()()(2221212B C P B P B C P B P C P +=0.30.150.70.90.675=⨯+⨯=,再由贝叶斯公式可得:111111()(/)0.30.85(/)0.7846325()0.325P B P C B P B C P C ⨯===, 2111(/)1(/)0.2154P B C P B C =-=, 121122()(/)0.30.15(/)0.0667()0.675P B P C B P B C P C ⨯===, 2212(/)1(/)0.9333P B C P B C =-=.如果咨询公司提供的是未来服装市场需求量大的信息,此时各个方案的最大收益值分别是:2456.22)6()(30)()(121111=-⨯+⨯=C B P C B P C A E (万元),2612.15)2()(20)()(121112=-⨯+⨯=B P C B P C A E (万元), 923.85)(10)()(121113=⨯+⨯=C B P C B P C A E (万元).根据最优期望准则选择大规模生产,最大期望收益值是:11(/)22.2456E A C =(万元). 同样如果咨询公司提供的是未来服装市场需求量小的信息,此时各个方案的最大收益值分别是:121222(/)(/)30(/)(6) 3.5988E A C P B C P B C =⨯+⨯-=-(万元),221222(/)(/)20(/)(2)0.5326E A C P B C P B C =⨯+⨯-=-(万元),321222(/)(/)10(/)5 5.3335E A C P B C P B C =⨯+⨯=(万元).此时,根据最优期望准则选择小规模生产,最大期望收益值是:32(/) 5.3335E A C =(万元).在有咨询公司的补充信息及资料条件下,后验决策最大期望收益值: 8298.10)()()()(232111=+=C A E C P A E C P E 后(万元)咨询公司补充信息及资料条件的价值是:E s =10.8298 6.5=4.3298E E E =-=-s 后先(万元).由上述计算分析之后可知,该服装公司在采用市场调查后所做出的最优决策比根据以往资料所做的最优决策可减少损失4.3298万元,除去支付咨询公司的费用任有很大收益. 小结:通过上述案例分析,在生活中的风险决策问题中,贝叶斯公式的使用是非常重要的.而我们在进行风险决策的时候,要先对未来市场进行缜密的调查,再根据情况利用贝叶斯公式进行计算,此时可以将先验概率进行修正为后验概率,然后计算后验期望收益,从而选择最优的风险决策略.6 结论条件概率不仅是概率论中的一个非常重要的概念,也在概率论的知识体系中起着桥梁的作用.本课题主要是研究条件概率及其应用,通过上述对条件概率的思想方法以及全概率公式、贝叶斯公式在实际生活问题中的应用介绍,了解到条件概率的思想方法有着很广泛的应用.但在运用条件概率的思想方法时,首先需要掌握一定的条件概率概念、性质、计算公式(乘法公式、全概率公式、贝叶斯公式)等,然后再通过分析待解决的实际生活中问题的具体结构,根据其与条件概率知识的结合点,选择合适的条件概率公式构建恰当的数学模型.将生活中抽象的数学计算转化为具体的概率求解问题,进而达到简化解题步骤的目的,并且可以得到最优化的结果.让人们更加了解条件概率在实际生活中的应用,并且可以熟练地使用概率公式解决身边的问题,明确学习概率论的重要性,最后将理论知识应用到实际中.这既是学习条件概率的初衷,也是本人研究本课题的目的.。

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