概率论与数理统计第一章14条件概率(精)课件.ppt

湖北大学材料科学与工程学院湖北大学材料科学与工程学院尚勋忠尚勋忠第第1 1章章 随机事件及其概率随机事件及其概率第四节第四节 条件概率条件概率条件概率条件概率乘法公式乘法公式小结小结 布置作业布置作业 在解决许多概率问题时，往往需要在有某在解决许多概率问题时，往往需要在有某些附加信息些附加信息(条件条件)下求事件的概率下求事件的概率.一、条件概率一、条件概率1. 条件概率的概念条件概率的概念如在事件如在事件B发生的条件下求事件发生的条件下求事件A发生的概率，发生的概率，将此概率记作将此概率记作P(A|B). 一般地一般地 P(A|B) ≠ P(A) P(A )=1/6，，例例如如，，掷一颗均匀骰子，掷一颗均匀骰子，A={掷出掷出2点点}，， B={掷出偶数点掷出偶数点}，，P(A|B)=？？掷骰子掷骰子 已知事件已知事件B发生，此时试验所有可能发生，此时试验所有可能结果构成的集合就是结果构成的集合就是B，， P(A|B)= 1/3. B中共有中共有3个元素个元素,它们的出现是等它们的出现是等可能的可能的,其中只有其中只有1个在集个在集A中中.容易看到容易看到P(A|B)于是于是P(A )=3/10，， 又如，又如，10件产品中有件产品中有7件正品，件正品，3件次品，件次品，7件正件正品中有品中有3件一等品，件一等品，4件二等品件二等品. 现从这现从这10件中任取件中任取一件，记一件，记 B={取到正品取到正品}A={取到一等品取到一等品}，，P(A|B)则则P(A )=3/10，， B={取到正品取到正品}P(A|B)=3/7 本例中，计算本例中，计算P(A)时，依据的时，依据的前提条件是前提条件是10件产品中一等品的比件产品中一等品的比例例. A={取到一等品取到一等品}，， 计算计算P(A|B)时，这个前提条件未变，只是加时，这个前提条件未变，只是加上上“事件事件B已发生已发生”这个新的条件这个新的条件. 这好象给了我们一个这好象给了我们一个“情报情报”，使我们得以在，使我们得以在某个缩小了的范围内来考虑问题某个缩小了的范围内来考虑问题. 若事件若事件B已发生已发生, 则为使则为使 A也也发生发生 , 试验结果必须是既试验结果必须是既在在 B 中又在中又在A中的样本点中的样本点 , 即即此点必属于此点必属于AB. 由于我们已经由于我们已经知道知道B已发生已发生, 故故B变成了新的变成了新的样本空间样本空间 , 于是于是 有有(1). 设设A、、B是两个事件，且是两个事件，且P(B)>0,则称则称 (1)2. 条件概率的定义条件概率的定义为在为在事件事件B发生发生的条件下的条件下,事件事件A的条件概率的条件概率.3. 条件概率的性质条件概率的性质(自行验证自行验证) 2)从加入条件后改变了的情况去算从加入条件后改变了的情况去算 4. 条件概率的计算条件概率的计算1) 用定义计算用定义计算:P(B)>0 掷骰子掷骰子例：例：A={掷出掷出2 点点}，， B={掷出偶数点掷出偶数点}P(A|B））=B发生后的缩减发生后的缩减样本空间所含样样本空间所含样本点总数本点总数在缩减样本空在缩减样本空间中间中A所含样所含样本点个数本点个数 例例1 掷两颗均匀骰子掷两颗均匀骰子,已知第一颗掷出已知第一颗掷出6点点,问问“掷出点数之和不小于掷出点数之和不小于10”的概率是多少的概率是多少? 解法解法1解法解法2 解解 设设A={掷出点数之和不小于掷出点数之和不小于10} B={第一颗掷出第一颗掷出6点点}应用应用 定义定义在在B发生后的缩减样本发生后的缩减样本空间中计算空间中计算由条件概率的定义：由条件概率的定义：即即 若若P(B)>0,则则P(AB)=P(B)P(A|B) (2)而而 P(AB)=P(BA)二、二、 乘法公式乘法公式若已知若已知P(B), P(A|B)时时, 可以反求可以反求P(AB).将将A、、B的位置对调，有的位置对调，有故故 P(A)>0 , 则则 P(AB)=P(A)P(B|A) (3)若若 P(A)>0,则则P(BA)=P(A)P(B|A) (2)和和(3)式都称为乘法公式式都称为乘法公式, 利用利用它们可计算两个事件同时发生的概率它们可计算两个事件同时发生的概率注意注意P(AB)与与P(A | B)的区别！的区别！请看下面的例子请看下面的例子 例例2 甲、乙两厂共同生产甲、乙两厂共同生产1000个零件，其中个零件，其中 300件是乙厂生产的件是乙厂生产的. 而在这而在这300个零件中，有个零件中，有189个是标准个是标准件，现从这件，现从这1000个零件中任取一个，问个零件中任取一个，问这个零件是乙厂这个零件是乙厂生产的标准件生产的标准件的概率是多少？的概率是多少？所求为所求为P(AB).甲、乙共生产甲、乙共生产1000 个个189个个是是标准件标准件300个个乙厂生产乙厂生产300个个乙厂生产乙厂生产设设B={零件是乙厂生产零件是乙厂生产}, A={是标准件是标准件}所求为所求为P(AB) .设设B={零件是乙厂生产零件是乙厂生产}A={是标准件是标准件}若改为若改为“发现它是发现它是乙厂生产的乙厂生产的,问它问它是标准件的概率是标准件的概率是多少是多少?”求的是求的是 P(A|B) .B发生发生,在在P(AB)中作为结果中作为结果;在在P(A|B)中作为条件中作为条件.甲、乙共生产甲、乙共生产1000 个个189个个是是标准件标准件300个个乙厂生产乙厂生产 例例3 设某种动物由出生算起活到设某种动物由出生算起活到20年以上的概年以上的概率为率为0.8，活到，活到25年以上的概率为年以上的概率为0.4. 问现年问现年20岁的岁的这种动物，它能活到这种动物，它能活到25岁以上的概率是多少？岁以上的概率是多少？解解 设设A={能活能活20年以上年以上}，，B={能活能活25年以上年以上}依题意，依题意， P(A)=0.8, P(B)=0.4所求为所求为 P(B|A) .条件概率条件概率P(A|B)与与P(A)的区别的区别 每一个随机试验都是在一定条件下进行的每一个随机试验都是在一定条件下进行的 ,设设A是随机试验的一个事件，则是随机试验的一个事件，则P(A)是在该试验条件下是在该试验条件下事件事件A发生的可能性大小发生的可能性大小.P(A) 与与 P(A |B) 的区别在于两者发生的条件不同的区别在于两者发生的条件不同,它们是两个不同的概念它们是两个不同的概念,在数值上一般也不同在数值上一般也不同. 而条件概率而条件概率 P(A|B) 是在原条件下又添加是在原条件下又添加 “B 发发生生 ” 这个条件时这个条件时A发生的可能性大小发生的可能性大小, 即即 P(A|B) 仍是概率仍是概率.乘法公式应用举例乘法公式应用举例 一个罐子中包含一个罐子中包含b个白球和个白球和r个红球个红球. 随机地随机地抽取一个球，观看颜色后放回罐中，并且再加进抽取一个球，观看颜色后放回罐中，并且再加进 c 个与所抽出的球具有相同颜色的球个与所抽出的球具有相同颜色的球. 这种手续进这种手续进行四次行四次 ，试求第一、二次取到白球且第三、四次，试求第一、二次取到白球且第三、四次取到红球的概率取到红球的概率. （波里亚罐子模型）（波里亚罐子模型）b个白球个白球, r个红球个红球于是于是W1W2R3R4表示事件表示事件“连续取四个球，第一、连续取四个球，第一、第二个是白球，第三、四个是红球第二个是白球，第三、四个是红球. ” b个白球个白球, r个红球个红球 随机取一个球，观看颜色后放随机取一个球，观看颜色后放回罐中，并且再加进回罐中，并且再加进c个与所抽出个与所抽出的球具有相同颜色的球的球具有相同颜色的球. 解解 设设 Wi={第第i次取出是白球次取出是白球}, i=1,2,3,4 Rj={第第j次取出是红球次取出是红球}，， j=1,2,3,4用乘法公式容易求出用乘法公式容易求出 当当 c > 0 时，由于每次取出球后会增加下一次时，由于每次取出球后会增加下一次也取到同色球的概率也取到同色球的概率. 这是一个这是一个传染病模型传染病模型. 每每次发现一个传染病患者，都会增加再传染的概率次发现一个传染病患者，都会增加再传染的概率.=P(W1)P(W2|W1)P(R3|W1W2)P(R4|W1W2R3)P(W1W2R3R4) 一场精彩的足球赛将要举行一场精彩的足球赛将要举行, 5个个球迷好不容易才搞到一张入场券球迷好不容易才搞到一张入场券.大家大家都想去都想去,只好用抽签的方法来解决只好用抽签的方法来解决.　　　入场入场券券5张同样的卡片张同样的卡片,只有一张上写有只有一张上写有“入场券入场券”,其余的什么也其余的什么也没写没写. 将它们放在一起将它们放在一起,洗匀洗匀,让让5个人依次抽取个人依次抽取.后抽比先抽的确实吃亏吗？后抽比先抽的确实吃亏吗？ “先抽的人当然要比后抽的人抽到的机会大先抽的人当然要比后抽的人抽到的机会大. ” 到到底底谁谁说说的的对对呢呢？？让让我我们们用用概概率率论论的的知知识识来来计计算算一一下下,每每个个人人抽抽到到“入场券入场券”的概率到底有多大的概率到底有多大?“大家不必争先恐后，你们一个一个大家不必争先恐后，你们一个一个按次序来，谁抽到按次序来，谁抽到‘入场券入场券’的机会都的机会都一样大一样大.”“先抽的人当然要比后抽的人抽到的机会大。

先抽的人当然要比后抽的人抽到的机会大　　我们用　我们用Ai表示表示“第第i个人抽到入场券个人抽到入场券” i＝＝1,2,3,4,5.显然显然，，P(A1)=1/5，，P( )＝＝4/5第第1个人抽到入场券的概率是个人抽到入场券的概率是1/5.也就是说，也就是说，则则 表示表示“第第i个人未抽到入场券个人未抽到入场券”因为若第因为若第2个人抽到个人抽到了入场券，第了入场券，第1个人个人肯定没抽到肯定没抽到.由于由于由乘法公式由乘法公式 P(A2)= (4/5)(1/4)= 1/5也就是要想第也就是要想第2个人抽到入场券，必须第个人抽到入场券，必须第1个人未个人未抽到，抽到，计算得：计算得： 这就是有关抽签顺序问题的正确解答这就是有关抽签顺序问题的正确解答. 同理，第同理，第3个人要抽到个人要抽到“入场券入场券”，必须第，必须第1、、第第2个人都没有抽到个人都没有抽到. 因此因此＝＝(4/5)(3/4)(1/3)=1/5 继续做下去就会发现继续做下去就会发现, 每个人抽到每个人抽到“入场券入场券” 的概率都是的概率都是1/5.抽签不必争先恐后抽签不必争先恐后.也就是说，也就是说，三、三、 小结小结 这一讲，我们介绍了条件概率的概念，给出了这一讲，我们介绍了条件概率的概念，给出了计算两个或多个事件同时发生的概率的乘法公式，计算两个或多个事件同时发生的概率的乘法公式，它在计算概率时经常使用，需要牢固掌握它在计算概率时经常使用，需要牢固掌握.第四节第四节 条件概率条件概率全概率公式全概率公式贝叶斯公式贝叶斯公式小结小结 布置作业布置作业　　　 有三个箱子有三个箱子,分别编号为分别编号为1,2,3.1号箱装有号箱装有1个红球个红球4个白球个白球,2号箱装有号箱装有2红红3白球白球 , 3号箱装有号箱装有3 红球红球. 某人从三箱中任取一箱某人从三箱中任取一箱,从中任意摸出一球从中任意摸出一球,求取得求取得红球的概率红球的概率.解解 记记 Ai={球取自球取自i号箱号箱}, i=1,2,3; B ={取得红球取得红球}B发生总是伴随着发生总是伴随着A1，，A2，，A3 之一同时发生，之一同时发生，123其中其中 A1、、A2、、A3两两互斥两两互斥看一个例子看一个例子:三、全概率公式三、全概率公式 将将此此例例中中所所用用的的方方法法推推广广到到一一般般的的情情形形，，就就得到在概率计算中常用的得到在概率计算中常用的全概率公式全概率公式.对求和中的每对求和中的每一项运用乘法一项运用乘法公式得公式得P(B)=P( A1B)+P(A2B)+P(A3B)代入数据计算得：代入数据计算得：P(B)=8/15运用加法公式得到运用加法公式得到即即 B= A1B+A2B+A3B，， 且且 A1B、、A2B、、A3B 两两互斥两两互斥一个事件发生一个事件发生. 某某一一事事件件A的的发发生生有有各各种种可可能能的的原原因因 ，，如如果果A是由原因是由原因Bi (i=1,2,…,n) 所引起，则所引起，则A发生的概率是发生的概率是 每一原因都可能导致每一原因都可能导致A发生，故发生，故A发生发生的概率是各原因引起的概率是各原因引起A发生概率的总和，发生概率的总和，即全概率公式即全概率公式.P(ABi)=P(Bi)P(A |Bi)全概率公式全概率公式.我们还可以从另一个角度去理解我们还可以从另一个角度去理解 由由此此可可以以形形象象地地把把全全概概率率公公式式看看成成为为“由由原原因因推推结结果果”，，每每个个原原因因对对结结果果的的发发生生有有一一定定的的“作作用用”，，即即结结果果发发生生的的可可能能性性与与各各种种原原因因的的“作作用用”大大小小有有关关. 全全概概率率公公式式表表达达了了它它们们之之间间的的关关系系 .B1B2B3B4B5B6B7B8A诸诸Bi是原因是原因B是结果是结果 例例 甲、乙、丙三人同时对飞机进行射击甲、乙、丙三人同时对飞机进行射击, 三人三人击中的概率分别为击中的概率分别为0.4、、0.5、、0.7. 飞飞 机被一人击中而击机被一人击中而击落的概率为落的概率为0.2,被两人击中而击落的概率为被两人击中而击落的概率为0.6, 若三人若三人都击中都击中, 飞机必定被击落飞机必定被击落, 求飞机被击落的概率求飞机被击落的概率. 设设A={飞机被击落飞机被击落} Bi={飞机被飞机被i人击中人击中}, i=1,2,3 由全概率公式由全概率公式则则 A=B1A+B2A+B3A解解依题意，依题意，P(A|B1)=0.2, P(A|B2)=0.6, P(A|B3)=1P(A)=P(B1)P(A |B1)+ P(B2)P(A|B2)+ P(B3)P(A |B3)可求得可求得 为求为求P(Bi ) , 设设 Hi={飞机被第飞机被第i人击中人击中}, i=1,2,3 将数据代入计算得将数据代入计算得P(B1)=0.36;P(B2)=0.41;P(B3)=0.14.P(A)=P(B1)P(A |B1)+ P(B2)P(A|B2)+P(B3)P(A|B3)=0.458 =0.36×0.2+0.41 ×0.6+0.14 ×1即飞机被击落的概率为即飞机被击落的概率为0.458.于是于是该该球球取取自自哪哪号号箱箱的的可可能能性性最大最大? 这一类问题是这一类问题是“已知结果求原因已知结果求原因”. 在实际中在实际中更为常见，它所求的是条件概率，是已知某结果发更为常见，它所求的是条件概率，是已知某结果发生条件下，探求各原因发生可能性大小生条件下，探求各原因发生可能性大小. 某人从任一箱中任意摸某人从任一箱中任意摸出一球，出一球，发现是红球发现是红球,求该球求该球是取自是取自1号箱的概率号箱的概率.1231红红4白白或者问或者问:四、贝叶斯公式四、贝叶斯公式看一个例子看一个例子:接下来我们介绍为解决这类问题而引出的接下来我们介绍为解决这类问题而引出的贝叶斯公式贝叶斯公式 有三个箱子，分别编号为有三个箱子，分别编号为1,2,3，，1号箱装有号箱装有1个红个红球球4个白球，个白球，2号箱装有号箱装有2红球红球3白球，白球，3号箱装有号箱装有3红红球球. 某人从三箱中任取一箱，从中任意摸出一球，某人从三箱中任取一箱，从中任意摸出一球，发现是红球发现是红球,求该球是取自求该球是取自1号箱的概率号箱的概率 .1231红红4白白?某人从任一箱中任意摸出一球，某人从任一箱中任意摸出一球，发现是红球，求该球是取自发现是红球，求该球是取自1号号箱的概率箱的概率. 记记 Ai={球取自球取自i号箱号箱}, i=1,2,3; B ={取得红球取得红球}求求P(A1|B)运用全概率公式运用全概率公式计算计算P(B)将这里得到的公式一般化，就得到将这里得到的公式一般化，就得到贝叶斯公式贝叶斯公式1231红红4白白? 该公式于该公式于1763年由贝叶斯年由贝叶斯 (Bayes) 给出给出. 它是它是在观察到事件在观察到事件B已发生的条件下，寻找导致已发生的条件下，寻找导致B发生的发生的每个原因的概率每个原因的概率.贝叶斯公式在实际中有很多应用贝叶斯公式在实际中有很多应用. 它可以帮助人们确定某结果（事件它可以帮助人们确定某结果（事件 B）发生的最）发生的最可能原因可能原因. 例例 某一地区患有癌症的人占某一地区患有癌症的人占0.005，患者对一，患者对一种试验反应是阳性的概率为种试验反应是阳性的概率为0.95，正常人对这种试，正常人对这种试验反应是阳性的概率为验反应是阳性的概率为0.04，现抽查了一个人，试，现抽查了一个人，试验反应是阳性，问此人是癌症患者的概率有多大验反应是阳性，问此人是癌症患者的概率有多大?则则 表示表示“抽查的人不患癌症抽查的人不患癌症”. 已知已知 P(C)=0.005, P( )=0.995, P(A|C)=0.95, P(A| )=0.04求解如下求解如下: 设设 C={抽查的人患有癌症抽查的人患有癌症}，， A={试验结果是阳性试验结果是阳性}，，求求 P(C|A).现在来分析一下结果的意义现在来分析一下结果的意义. .由由贝叶斯公式贝叶斯公式，可得，可得 代入数据计算得代入数据计算得 P(C｜｜A)= 0.1066 2. 检出阳性是否一定患有癌症检出阳性是否一定患有癌症? 1. 这种试验对于诊断一个人是否患有癌症有无意义？这种试验对于诊断一个人是否患有癌症有无意义？ 如果不做试验如果不做试验,抽查一人抽查一人,他是患者的概率他是患者的概率患者阳性反应的概率是患者阳性反应的概率是0.95，若试验后得阳性反应，若试验后得阳性反应则根据试验得来的信息，此人是患者的概率为则根据试验得来的信息，此人是患者的概率为从从0.005增加到增加到0.1066,将近增加约将近增加约21倍倍.1. 这种试验对于诊断一个人是否患有癌症有意义这种试验对于诊断一个人是否患有癌症有意义.P(C｜｜A)= 0.1066 P(C)=0.005  试验结果为阳性试验结果为阳性 , 此人确患癌症的概率为此人确患癌症的概率为 P(C｜｜A)=0.1066 2. 即使你检出阳性，尚可不必过早下结论你有癌即使你检出阳性，尚可不必过早下结论你有癌症，这种可能性只有症，这种可能性只有10.66% (平均来说，平均来说，1000个人个人中大约只有中大约只有107人确患癌症人确患癌症)，此时医生常要通过，此时医生常要通过再试验来确认再试验来确认.  P(Ai) (i=1,2,…,n) 是在没有进一步信息（不知是在没有进一步信息（不知道事件道事件B是否发生）的情况下，人们对诸事件发生是否发生）的情况下，人们对诸事件发生可能性大小的认识可能性大小的认识.当有了新的信息（知道当有了新的信息（知道B发生），人们对诸事件发发生），人们对诸事件发生可能性大小生可能性大小P(Ai | B)有了新的估计有了新的估计.贝叶斯公式从数量上刻划了这种变化贝叶斯公式从数量上刻划了这种变化 在贝叶斯公式中，在贝叶斯公式中，P(Ai)和和P(Ai |B)分别称为原因分别称为原因的的验前概率验前概率和和验后概率验后概率.这一讲我们介绍了这一讲我们介绍了全概率公式全概率公式贝叶斯公式贝叶斯公式它们是加法公式和乘法公式的综合运用它们是加法公式和乘法公式的综合运用,同学同学们可通过进一步的练习去掌握它们们可通过进一步的练习去掌握它们.五、小结五、小结六、作业六、作业习题习题1-45 7 9 10 12 。