К справочнику

Формула Байеса

Обновляем вероятность причины после наблюдения, учитывая исходные веса и правдоподобие.

Перед чтением

Что вы разберёте в этой статье

Обновляем вероятность причины после наблюдения, учитывая исходные веса и правдоподобие.

Простыми словами

Правила сложения и умножения вероятностей отвечают на разные вопросы. Сложение обычно связано с выбором одного из вариантов, умножение — с последовательным выполнением нескольких условий.

Основные понятия
  • Байес
  • априорная
  • апостериорная
  • правдоподобие
Как читать формулы

Под каждой формулой дана расшифровка величин и условий. Сначала определите, что известно, затем проверьте ограничения и только после этого подставляйте числа.

Как закрепить

После теории решите три задачи: простую, среднюю и сложную. Подсказка, шаги решения и ответ открываются отдельно.

Раздел: Правила вероятности · школьная привязка: 10 класс

От наблюдения обратно к источнику

Формула Байеса отвечает на обратный вопрос: если событие AA уже наблюдалось, насколько вероятна гипотеза HjH_j? До наблюдения её вес P(Hj)P(H_j) называют априорным, после — апостериорным P(HjA)P(H_j\mid A).

Величина P(AHj)P(A\mid H_j) описывает правдоподобие наблюдения при гипотезе. Она не равна обратной условной вероятности. Частый результат у редкого источника может всё равно чаще происходить у распространённого источника.

Формула следует из равенства двух способов записать пересечение: P(HjA)=P(Hj)P(AHj)=P(A)P(HjA)P(H_j\cap A)=P(H_j)P(A\mid H_j)=P(A)P(H_j\mid A). Деление допустимо при P(A)>0P(A)>0. В знаменателе применяют полную вероятность по разбиению гипотез.

Нормировка и смысл

Сначала считают вклад каждой гипотезы в наблюдение, затем делят её вклад на сумму всех вкладов. Полученные апостериорные веса неотрицательны и в сумме равны единице.

Нельзя игнорировать исходную распространённость гипотез. Также необходимо включить все способы получения наблюдения. Если модель пропустила возможный источник, вычисление может быть арифметически правильным, но отвечать на неполный вопрос.

При нулевой вероятности наблюдения формула не определена. Это повод проверить модель, а не подставлять условную вероятность ноль произвольно.

Школьный уровень

Байес относится здесь к углублённому маршруту 10 класса. Его не объявляют отдельной обязательной темой базового уровня. Смысл обновления можно понять через конечные урны, без дополнительных методов статистического оценивания.

Три примера

  1. Две урны выбирают поровну. Вероятности красного в них 0,80{,}8 и 0,20{,}2. После красного вероятность первой урны 0,4/(0,4+0,1)=0,80{,}4/(0{,}4+0{,}1)=0{,}8.
  2. Источник A даёт 60%60\% деталей, его доля дефектов 2%2\%; у оставшегося источника доля 5%5\%. Среди дефектных вероятность A равна 0,012/(0,012+0,020)=0,3750{,}012/(0{,}012+0{,}020)=0{,}375.
  3. Если наблюдение одинаково вероятно при всех гипотезах и его вероятность положительна, общий множитель сокращается. Апостериорные веса совпадают с априорными: наблюдение ничего не различает.

Формула, смысл и ограничения

Главные формулы с расшифровкой

P(HjA)=P(Hj)P(AHj)iP(Hi)P(AHi),P(A)>0P(H_j\mid A)=\frac{P(H_j)P(A\mid H_j)}{\sum_iP(H_i)P(A\mid H_i)},\qquad P(A)>0

Формула словами: Числитель — вклад гипотезы в наблюдение; знаменатель — вероятность наблюдения по всем гипотезам.

Как применять: Выясните, используется «и» или «или», есть ли общая часть событий и зависит ли второй шаг от результата первого.

От формулы к наблюдению

Попробуйте самостоятельно

Измените параметры и сопоставьте расчёт с результатами случайного эксперимента.

От простого к сложному

Проверьте себя

Сначала запишите решение самостоятельно. Затем можно открыть намёк, сравнить каждый переход с пошаговым разбором и только после этого посмотреть ответ. Прогресс сохраняется в этом браузере.

Простой

Источники A и B равновероятны. P(успех|A)=0,9, P(успех|B)=0,3. После успеха найдите P(A|успех).

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Средний

P(H₁)=0,4, P(H₂)=0,6; P(A|H₁)=0,6, P(A|H₂)=0,2. Найдите P(H₁|A).

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Сложный

Первая урна выбирается с вероятностью 0,25, вторая 0,75. Доли красных 0,8 и 0,4. После красного найдите шанс первой урны.

Принимаются равные дроби и десятичная запись. Бесконечные дроби округляйте минимум до 6 знаков. Для процентов следуйте условию.

Закрепите прочитанное коротким тестом

Три уровня сложности, без подсказок и ответов до завершения.

Пройти тест по статье

Источники и соглашения

Объяснения и задачи — авторские. Источники помогают проверить определения, условия и школьную привязку. Обозначения и параметризация указаны в статье.