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《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

本节书摘来自异步社区《贝叶斯思维:统计建模的python学习法》一书中的第1章,第1.4节,作者【美】allen b. downey,更多章节内容可以访问云栖社区“异步社区”公众号查看

现在,我们准备好进行贝叶斯定理推导需要的所有条件了。首先,我们注意到,联合概率是乘积可交换(乘法交换律)的,即:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

对于任何a,b表示的事件都成立。

然后,我们写出一个联合概率的表达式:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

由于我们并没有明确定义a和b的含义,因而可以对a、b进行互换操作。

交换它们的位置:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

把这些表达式连接起来,我们得到下面的表达式:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

这意味着我们有两种方式计算联合概率,已知p(a),乘以p(b|a);或者从另一方向,已知p(b),乘以p(a|b)。两种方法是相同的。

最后,将上式除以p(b),得到:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

这正是贝叶斯定理!看起来不起眼,不过它会显示出令人吃惊的强大之处。

例如,我们可以用它来解决曲奇饼问题。

假设b1表示曲奇饼属于碗1的概率,v表示曲奇饼是香草曲奇饼的概率。

带入贝叶斯定理我们得到:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

等式左边就是我们希望得到的,一块香草曲奇饼来自碗1的概率。

等式的右边表示:

p(b1):这是我们忽略得到曲奇饼这个条件时(零条件下)选中碗1的概率。因为选择碗的过程是随机的,我们可以假设p(b1)=1/2。

p(v|b1):这是从碗1得到一个香草曲奇饼的概率=3/4。

p(v):从任意碗里得到一个香草曲奇饼的概率。因为考虑到选择碗的机会均等,而且每个碗的曲奇饼数量都是40,得到曲奇饼的机会是相同的。两个碗中香草和巧克力曲奇饼总数各是50和 30,因此p(v)=5/8。

把它们放在一起,我们得到:

《贝叶斯思维:统计建模的Python学习法》一1.4 贝叶斯定理

结果是3/5。所以,“得到一块香草曲奇饼”是支持于假设“来自碗1”的证据,因为香草曲奇饼来自碗1的可能性更大。

这个例子演示了一个应用贝叶斯定理的案例:它提供了一个从p(b|a) 得到p(a|b)的策略。

这种策略在解决类似“曲奇饼问题”的情况下是有用的,即从贝叶斯等式的右边计算要比左边容易的情况下。