简单理解贝叶斯公式

贝叶斯公式:给定一组所关心事件的先验概率,如果你收到新的信息,那么更新你对于事件发生概率的法则为:

 

某城市发生了一起汽车撞人逃跑事件,该城市只有两种颜色的车,蓝色15%,绿色85%,事发时有一个人在现场看见了,他指证是蓝车。但是根据专家在现场分析,当时那种条件能看正确的可能性是80%。那么,肇事的车是蓝车的概率到底是多少?

令B是城市里车为蓝色的事件,G为车子是绿色的事件,E为观察到车子为蓝色的事件。则由已知条件可以得出P(B)=0.15,P(G)=P(~B)=0.85,至于P(E)我们一会儿再说。

好了,现在,如果没有证人看到肇事者车的话,那么我们只能盲猜,因此肇事者的车子为蓝色的概率只能是整个城市里面车为蓝色的概率,也就是先验概率P(B)=0.15,因为这时我们还没有其他证据介入,只能做个粗略的估算。

接下来,当当当当,有证人了。证人说他看到了车子,并且说是蓝色的,注意,这分两种情况,…………重要的事情说两遍:贝叶斯里面现象(新的证据)部分总是分两种情况出现的:一是车子的确是蓝色的,并且证人也正确的分辨出车是蓝色的来了,概率为 P(E,B)=P(B)xP(E|B)=0.15x0.8=0.12,二是车子根本就是绿色的,只是证人看成蓝色的了,概率为P(E,~B)=P(~B)xP(E|~B)=P(~B)x(1 - P(~E|~B))=0.85x(1-0.8)=0.17,所以P(E)=P(E,B)+P(E,~B)=0.12+0.17=0.29

然后,我们要求解的其实是在有证人的条件下车子为蓝色的概率,也就是P(B|E)=P(E,B)/P(E)=0.12/0.29=0.41

你看,P(B|E)根本就是P(B)的加强版本,条件概率跟先验概率描述的根本就是同一件事。那么当当当当,又一个结论来了:当有新的证据出现时,P(B|E)会替代原来P(B)的角色。换句话说,现在警察找到了一个新的证人,他也觉得这辆肇事车是蓝色的,这时在新一轮的贝叶斯概率计算中,基础概率P(B)=0.41,而不是原先的0.15,大家可以算一下,新的P(B|E)=0.73,换句话说,当有两个人看见肇事车辆为蓝色的时候,对比只有一个人看到肇事车辆为蓝色的时候,该车实际为蓝色的概率大大增加

 

### 贝叶斯公式上机实验实现与代码示例 贝叶斯公式是一种用于更新概率估计的重要工具,在机器学习和统计学中有广泛应用。以下是基于贝叶斯公式的上机实验设计及其代码示例。 #### 1. 贝叶斯公式的定义 贝叶斯公式的核心在于通过先验概率 \( P(A) \),条件概率 \( P(B|A) \),以及边缘概率 \( P(B) \) 来推导后验概率 \( P(A|B) \)[^6]: \[ P(A|B) = \frac{P(B|A)P(A)}{P(B)} \] 其中: - \( P(A|B) \): 后验概率,表示在事件 B 发生的情况下 A 的发生概率。 - \( P(B|A) \): 条件概率,表示在事件 A 发生的情况下 B 的发生概率。 - \( P(A) \): 先验概率,表示事件 A 自身发生的概率。 - \( P(B) \): 边缘概率,表示事件 B 总体发生的概率。 #### 2. 上机实验的设计思路 为了帮助理解贝叶斯公式的工作原理,可以通过简单的模拟实验来验证其应用。以下是一个典型的例子:假设有一个疾病检测问题,目标是计算某人在测试呈阳性实际患病的概率[^7]。 #### 3. Python 实现代码示例 下面展示了一个完整的 Python 示例,演示如何利用贝叶斯公式解决上述问题。 ```python # 定义基本概率 prior_A = 0.01 # 假设疾病的发病率 (即先验概率 P(A)) likelihood_B_given_A = 0.95 # 测试阳性的条件下确实患病的概率 (即条件概率 P(B|A)) marginal_B = prior_A * likelihood_B_given_A + (1 - prior_A) * 0.05 # 边际概率 P(B) # 使用贝叶斯公式计算后验概率 P(A|B) posterior_A_given_B = (likelihood_B_given_A * prior_A) / marginal_B print(f"后验概率 P(A|B): {posterior_A_given_B:.4f}") ``` 运行此代码的结果将是该患者在测试呈阳性真正患有疾病的概率。这种简单而直观的方式有助于初学者快速掌握贝叶斯公式的概念[^8]。 #### 4. 进一步扩展到复杂场景 对于更复杂的建模需求,可以考虑引入 MCMC 方法或其他高级技术来进行参数优化。例如,在 APSIM 模型中使用频率派和贝叶斯派的方法进行参数调整就是一个典型的应用实例[^2]。 --- ###
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