從三個例子理解貝葉斯定理

Time Flies

## 貝葉斯定理

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如何理解貝葉斯公式?

條件概率,全概率,貝葉斯公式理解

警察抓酒鬼

問題描述:酒鬼有90%概率外出喝酒,只有可能在A、B、C三個酒吧,概率相等,警察想去抓酒鬼,已知去了前兩個酒吧都沒抓到他,求去第三個酒吧抓到酒鬼的概率。

自己的解法:

用A、B代替前兩個酒吧,C代替最后一個酒吧,C=1代表在酒吧C中抓到酒鬼,C=0代表沒有在酒吧C中抓到酒鬼

在C=1發生的情況下,A=0且B=0的概率為1,P(A=0,B=0|C=1)=1

在A=0發生的情況下,B=0的概率為0.4/0.7,P(B=0|A=0)=0.4/0.7

用貝葉斯公式可以得:

image.png

李永樂老師的解法:

設事件A1為喝酒,事件A2為不喝酒,事件B1為警察在查前兩個酒吧時抓住酒鬼,事件B2為警察在查前兩個酒吧沒抓住酒鬼

酒鬼喝酒的情況下,警察在前兩個酒吧沒抓住酒鬼的概率,也就等于酒鬼喝酒在C的概率,P(B2|A1)=1/3

酒鬼不喝酒的情況下,警察在前兩個酒吧沒抓住酒鬼的概率為1,P(B2|A2)=1

用條件概率與全概率公式可得:

image.png

理解:

考慮不同的基本事件,可由不同的過程推導出同樣的答案

三門問題

問題描述:有三道關著的門,門后有不同價值的獎品,分別為車、羊、羊,玩家希望獲得車,當玩家選擇了一扇門后,主持人會打開一扇只含羊的門,然后問玩家要改變自己的選擇嗎?即改變前后,中獎的概率會變化嗎?

解法:

不改變決策:主持人打不打開只含羊的門跟你沒關系,中獎概率僅取決于第一次選擇,P=1/3

改變決策:

直觀解法:

假設1:選擇的是羊,主持人打開了羊,于是換成車,bingo!

假設2:選擇的是羊,主持人打開了羊,于是換成車,bingo!

假設3:選擇的是車,主持人打開了兩個羊中的一個,于是換成另一個羊,sad!

三個假設的事件概率相等,于是改變決策中獎的概率是P=2/3

貝葉斯公式:

玩家第一次打開的門是A,主持人打開的門是B,事件CarA定義為車在A的概率,事件OpenB定義為主持人打開B的概率

如果車在A門后,那么主持人選擇BC中的一扇門打開,P(OpenB|CarA)=1/2

如果車在C門后,那么主持人只會選擇把B打開,P(OpenB|CarC)=1

于是,車在A的后驗概率為:

image.png

車在C的后驗概率為:

image.png

故,玩家選擇改變策略后,中獎概率從1/3提高到2/3

知乎上的一些回答:

"If you change, you win when your original choice was wrong; if you don't change, you win when your original choice was right." — Horst Hohberger

作者:Laputa

鏈接:https://www.zhihu.com/question/26709273/answer/157940623

來源:知乎

著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。

你手頭的這扇門,和另一扇門的區別是:另一扇門經過了一次考驗,它曾經可能被排除掉,然而它并沒有。你手頭的門卻一直被你保護著不被主持人排除掉,顯然經歷過考驗的那扇門會更可靠。

作者:魔墮凡塵

鏈接:https://www.zhihu.com/question/26709273/answer/275756035

來源:知乎

著作權歸作者所有。商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。

聯想

玩家在面臨三選一的抉擇時,正確的概率為1/3,這個是事實,假設主持人排除掉錯誤答案的時機是在玩家在做選擇前,主持人排除掉的選項玩家是無論如何也不會去選的,也就是說這時變成了二選一,當然正確的概率為1/2。

玩家做出三選一的抉擇后,另外兩扇門應該是等價的,主持人排除掉一個,那么兩扇門就變得不等價了,正如知乎上所說的,另一扇門經過了一次考驗,使得概率增強

兩個問題的聯系

錯誤的思考

酒鬼喝酒的概率是0.9,在A、B沒被抓住,那么喝酒的事件被壓縮到C上,喝酒的概率為0.9,在C中被抓到的概率為0.9

玩家三選一,主持人去掉一個錯誤答案,只剩一個正確答案和錯誤答案,于是概率為0.5

錯在哪?

警察抓酒鬼之前,是不知道酒鬼的狀態的,酒鬼有可能在家,也有可能在A、B、C中的一個,警察跑了兩個酒吧,消除了兩種喝酒狀態,也就說降低了喝酒的概率,原來喝酒的概率是0.9,現在喝酒的概率是0.75

主持人去掉一個錯誤答案時,他是知道哪個是錯誤的,對于玩家而言,他中獎的概率提高了,原來是1/3,現在(改變決策)是2/3

擴展

如果酒鬼提前給警察打好招呼,肯定不去A和B,那如果警察先去A、B抓人,對酒鬼喝酒的概率沒有影響,原來是0.9,現在還是0.9

如果主持人不告訴玩家一個錯誤答案,那玩家改變決策會對中獎的概率有影響嗎?顯然,玩家還是在三個選擇中打轉,中獎概率還是1/3

三個囚犯

問題描述:有A、B、C三個囚犯,其中一個人被赦免,另外兩人被殺死,有一個看守知道誰被赦免了,但是他不能說誰被赦免了,他只能說兩個要被殺死的人其中一個是誰,而且還不能告訴提問者是否被殺死。A問看守,看守說B要被殺死,求這種情況下,A被赦免的概率。

解法

A沒問看守之前,A、B、C三人被赦免的概率都為1/3

設事件D為看守說出B要被殺死,事件A為A被赦免,事件B為B被赦免,事件C為C被赦免

如果A被赦免,則看守會從BC中選一個說死,則P(D|A)=1/2

如果B被赦免,看守不可能說B死,則P(D|B)=0

如果C被赦免,則看守只能說B死,則P(D|C)=1

那么A、B被赦免的后驗概率為:

image.png

image.png

可以發現,當A問了看守后,他生存的概率還是1/3,而C的生存概率從1/3變為了2/3

理解

A問看守,看守只會說B或C會死一個,另一個相當于經過了一次考驗,于是其被赦免的概率增強

其實像這種情形,如果A不關心其他人的死活,去詢問看守是毫無意義的

從C被赦免概率增加來看,C會不會期待A去問看守呢?不會,因為看守有可能會說C死,所以C被赦免概率的增加是以經歷一次生死考驗為代價的

想利用好貝葉斯公式,關鍵是構建合理的事件,把方方面面都考慮到,計算過程是一目了然的


作者:廖少少

鏈接:http://www.lxweimin.com/p/2509cef8d782

來源:簡書

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