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conditional · 全概率 · Bayes

条件概率、全概率与贝叶斯公式

「已经知道 B 发生了,A 还有多大可能」——这就是条件概率(conditional probability) P(A|B)。它的几何直觉是样本空间收缩:一旦确定落在 B 里,B 之外的结果全部出局,新的「全部」变成 B,A 只保留与 B 交叠的那部分。由 P(AB)=P(AB)/P(B)P(A|B) = P(A\cap B) / P(B) 出发,把一个复杂事件按若干互斥前提拆开求和,得到全概率公式;再把条件反过来、从结果倒推前提,得到贝叶斯公式(Bayes' theorem)。

1 · 条件概率:样本空间收缩到 B

P(A|B) = P(A∩B) / P(B)

仍用掷两枚可区分骰子的 6×6{6 \times 6} 格阵作样本空间。选定条件 B 后,不属于 B 的格子被淡出——它们已被排除出新的样本空间;属于 B 的格子常显,其中同时属于 A 的(即 ABA\cap B)被高亮。此时 P(A|B) 不再除以 36,而是在收缩后的 B 里数比例:有利格数 AB|A\cap B| 除以 B 的格数 |B|。切换 A 与 B,观察条件概率与无条件概率 P(A) 的差异。

P(A|B)P(A) 相等,说明「B 是否发生」丝毫不改变 A 的概率,此时称 A 与 B 相互独立(independent),等价于 P(AB)=P(A)P(B)P(A\cap B) = P(A)\cdot P(B)。若两者不等,则 B 携带了关于 A 的信息——大于 P(A) 时 B 让 A 更可能发生,小于时则相反。

2 · 全概率公式与贝叶斯公式

P(A) = Σ P(Bᵢ)·P(A|Bᵢ) · 再反推 P(Bᵢ|A)

两条流水线 B₁、B₂ 生产同一零件:B₁ 占产量的比例 w、B₂ 占 1w{1-w},各自的次品率为 r1r_1r2r_2。记 A = 抽到一件次品。整个抽件过程展开成一棵概率树:根先按产线分成两支(边权 P(B1)=wP(B_1)=wP(B2)=1wP(B_2)=1-w),每支再分出「次品 A / 合格 Ā」(边权 rir_i1ri{1-r_i})。一条从根到叶的路径概率等于沿途边权之乘积。拖动滑块,观察全概率与贝叶斯两步推导的数值随之变化。

这里藏着base-rate(基础比率)效应:某条产线次品率高,但若它的产量占比 w 很小,抽到的次品仍未必主要来自它——后验 P(BiA)P(B_i|A) 是「次品率」与「产量占比」两者的合成,只看次品率会误判来源。同样的机制在医学检测里表现为「高准确率的检测仍可能大量误报」,进一步的方阵与 base-rate 视角见 条件概率 / 贝叶斯(方阵与 base-rate)