概率公式和贝叶斯公式及例题分析

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概率核心公式围绕 “事件发生可能性计算” 展开,核心结论:基础公式是概率计算的核心,加法、乘法公式解决复合事件,条件概率、全概率与贝叶斯公式处理关联事件。

一、基础概率公式

  • 古典概型:P (A) = 事件 A 包含的基本事件数 / 所有基本事件总数(适用于等可能、有限个基本事件)。
  • 几何概型:P (A) = 事件 A 对应的区域长度(面积 / 体积) / 总区域长度(面积 / 体积)(适用于无限等可能场景)。
  • 对立事件概率:P (Ā) = 1 - P (A)(Ā是 A 的对立事件,二者互斥且必有一个发生)。

二、复合事件概率公式

  • 加法公式(互斥事件):P (A∪B) = P (A) + P (B)(A、B 不能同时发生)。
  • 加法公式(任意事件):P (A∪B) = P (A) + P (B) - P (A∩B)(A∩B 是 A、B 同时发生的事件)。
  • 乘法公式(独立事件):P (A∩B) = P (A)×P (B)(A 的发生不影响 B 的概率)。
  • 乘法公式(任意事件):P (A∩B) = P (A)×P (B|A) = P (B)×P (A|B)(P (B|A) 是 A 发生后 B 的条件概率)。

三、条件概率与进阶公式

  • 条件概率:P (B|A) = P (A∩B) / P (A)(P (A) > 0,已知 A 发生时 B 的概率)。
  • 全概率公式:P (B) = ΣP (Ai)×P (B|Ai)(Ai 是样本空间的划分,即 Ai 互斥且覆盖所有情况)。
  • 贝叶斯公式:P (Aj|B) = [P (Aj)×P (B|Aj)] / ΣP (Ai)×P (B|Ai)(由结果 B 反推原因 Aj 的概率)。
  • 这个问题很实用,贝叶斯公式核心是 “由结果反推原因的概率”,核心公式为:P (A|B) = [P (B|A)×P (A)] / P (B)。

核心例题(经典疾病筛查问题)

已知某疾病的发病率为 0.1%(P (A)=0.001,A 表示 “患病”),检测试剂盒的准确率如下:

  • 患病者检测呈阳性的概率(真阳性)P (B|A)=0.99;
  • 未患病者检测呈阳性的概率(假阳性)P (B|¬A)=0.01(¬A 表示 “未患病”)。若某人检测结果为阳性(B),求其实际患病的概率 P (A|B)。

解题步骤

  1. 计算先验概率:P (¬A)=1-P (A)=0.999;
  2. 用全概率公式求 P (B):P (B)=P (B|A) P (A)+P (B|¬A) P (¬A)=0.99×0.001 + 0.01×0.999=0.01098;
  3. 代入贝叶斯公式:P (A|B)=(0.99×0.001)/0.01098≈0.0899,即约 9%。

拓展例题(产品质检问题)

工厂有甲、乙、丙三条生产线,分别生产 50%、30%、20% 的产品(P (甲)=0.5,P (乙)=0.3,P (丙)=0.2)。

  • 甲线次品率 P (次 | 甲)=0.02,乙线 P (次 | 乙)=0.03,丙线 P (次 | 丙)=0.05;若随机抽取一件产品为次品(B),求它来自甲线的概率 P (甲 | 次)。

解题步骤

  1. 全概率求 P (次):P (次)=0.5×0.02 + 0.3×0.03 + 0.2×0.05=0.029;
  2. 代入贝叶斯公式:P (甲 | 次)=(0.5×0.02)/0.029≈0.3448,即约 34.5%。